Ryot 轨迹

什么是Ryot轨迹？

Ryot轨迹利用光线投射的概念，为Bevy提供强大的轨迹系统。它旨在与Bevy的ECS无缝协作，使开发者能够在需要精确轨迹计算、支持障碍物、视线和其他复杂交互的游戏和模拟中实现基于轨迹的高级机制。尽管它针对2D网格环境进行了优化，但它可以轻松扩展以满足特定的游戏需求和开放世界场景。它是Ryot框架的一部分，依赖于Ryot Core和Ryot Utils。

光线投射和轨迹

轨迹是游戏开发中的基本概念，使复杂的游戏机制，如抛物线运动、视线、迷雾、碰撞检测等成为可能。光线投射是一种通过在2D或3D环境中追踪光线来模拟轨迹的技术，并在途中检测碰撞和交互。它在游戏中被广泛用于实现逼真的物理、照明效果和AI行为，为创建引人入胜的游戏体验提供了一种通用的工具。

在Ryot轨迹的上下文中，为在Bevy项目中实现轨迹系统提供了一个全面的解决方案，提供了一个灵活且可扩展的框架来处理轨迹逻辑。通过利用ECS架构和与Bevy的无缝集成，开发者可以创建动态的轨迹系统，以适应不断变化的游戏条件和玩家交互。

轨迹使用Bevy RayCast3d作为底层光线投射库，用于2D和3D环境。

功能

• 无缝Bevy集成：旨在与Bevy的ECS协同工作，提供平滑的集成并确保与Bevy的事件系统的兼容性。
• 光线投射支持：利用光线投射模拟轨迹，实现精确的碰撞检测和与障碍物的交互。
• 2D优化：特别针对2D网格导航进行优化，为基于瓦片和开放世界游戏环境提供强大的工具。
• 可扩展架构：设计用于灵活，允许开发者扩展和自定义轨迹逻辑以适应特定的游戏需求。

基本设置

在设置轨迹框架之前，让我们理解核心概念： Point、TrajectoryPoint、Navigable、RadialArea<P>、Perspective<P> 和 Trajectory<T, P>。

Point

Point 特性代表世界中的位置。它是 Ryot 生态系统的核心概念，允许您将您自己的世界表示与 Ryot 及其空间算法集成。

TrajectoryPoint

Point 特性的扩展，TrajectoryPoint 特性代表世界中可以用于计算轨迹的位置。它用于生成给定空间中点的边界框，用于检查点是否与射线投射相交。这个包主要使用 aabb3d（轴对齐边界框）来表示空间中点的边界框，并使用射线投射 aabb 交集来检查点是否在轨迹内或不在。

Navigable

Navigable 特性属于 ryot_core，用于确定一个点是否可导航。它用于确定演员是否可以穿越世界中的特定点，例如这个点是否可通行。

目前，Navigable 有两个标志：is_walkable 和 is_flyable。第一个用于确定演员是否可以穿越点，第二个用于确定演员是否可以穿越点。

RadialArea

RadialArea 结构是游戏世界中区域的描述性表示。它只包含原始和可复制的类型，实现了 Hash，其主要目的是用作视角的描述性表示，允许缓存复杂计算的视角并在将来重用。

Perspective

Perspective 结构是从给定的观众点获取的视角的表示。它包含一个遍历数组，遍历是 RayCast3d 和射线穿越的区域元组。它用于表示观众可以在特定场景/条件下从空间中的给定点看到的所有轨迹。

Trajectory

轨迹结构是游戏世界中轨迹的表示。它是可以附加到 ECS 中的实体上的组件，用于表示实体的轨迹请求。它包含轨迹的径向区域、轨迹必须满足的条件、可以共享轨迹的实体，以及一组可以用于自定义轨迹计算的参数。

Bevy

要集成 ryot_trajectories，您需要将轨迹添加到您的 Bevy 应用中。这是通过调用 add_trajectory<T, P, N> 来完成的，其中 T 是表示轨迹上下文的标记类型，P 是轨迹点类型，N 是可导航类型。此方法是 Bevy 应用构建器上的构建器方法。

以下是一个基本示例

use bevy::prelude::*;
use ryot_core::prelude::*;
use ryot_trajectories::prelude::*;

fn setup<P: TrajectoryPoint + Component>(mut commands: Commands) {
    // here we use () as a marker, but in a real scenario you should use a marker type
    // that properly represents the context of the trajectory.
    commands.spawn(Trajectory::<(), P>::default());
}

fn build_app<P: TrajectoryPoint + Component>(app: &mut App) -> &mut App {
    app
        .add_plugins(DefaultPlugins)
        .add_trajectory::<(), P, Flags::default()>()
}

组件

这个包有两个主要的 ECS 组件

TrajectoryRequest<T, P>

此组件连接到需要轨迹计算的实体。它指定了轨迹算法的参数

• 区域：表示轨迹将覆盖的径向区域。
• 共享给：轨迹可以与之共享的实体。
• 条件：轨迹必须满足的条件，基于可导航类型和位置。
• 参数：一组可用于自定义轨迹计算的参数。
  • 最大碰撞次数：在这个轨迹中发射的射线可以有的最大碰撞次数。
  • 反向：如果轨迹应以反向顺序（从末端到起点）进行分析。
  • 执行类型：轨迹应具有的执行类型：一次或基于时间。
• 上次执行时间：轨迹上次执行的时间，一个标志，用于确定是否再次执行轨迹。

它是公共API的一部分，应由用户用于触发轨迹计算。

轨迹结果<T, P>

此组件连接到已完成轨迹计算的实体。它包含轨迹计算的结果，表示为

• 碰撞：轨迹与世界的碰撞，意味着在这些点上轨迹不可导航。
  • 位置：碰撞发生的位置。
  • 距离：从轨迹起点到碰撞的距离。
  • 前一个位置：碰撞前的轨迹位置。
  • 穿透：碰撞是否穿透，意味着轨迹在碰撞后继续。
• 感兴趣区域：轨迹的感兴趣区域，意味着在这些点上轨迹是可导航的，可以影响世界。

此组件连接到已完成轨迹计算的实体。它是公共API的一部分，应由用户用于检查轨迹结果。

系统

轨迹框架由三个主要系统组成

1. update_intersection_cache<T, P>：此系统更新由TrajectoryRequest<T, P>组件中存在的径向区域表示的交叉缓存。此缓存用于加速轨迹计算，避免重新计算已计算过的射线投射aabb交叉。
2. process_trajectories<T, P, N>：轨迹框架的主系统，它执行ECS中存在的轨迹请求，计算轨迹并将结果附加到实体上。
3. share_results<T, P>：此系统将实体的轨迹结果与轨迹可以共享的实体共享。

还有两个系统是清理过程的一部分

1. remove_stale_results<T, P>：此系统删除不再与轨迹请求关联的轨迹结果。
2. remove_stale_trajectories<T, P>：此系统删除不再有效的轨迹请求。

示例

根据您的需求选择一个示例来运行，例如处理多个实体或处理障碍物

cargo run --example example_name --features stubs

将example_name替换为您希望运行的示例名称。

理解示例

库中包含的每个示例都展示了轨迹系统的不同方面

• 基本：演示了一个基本的完整轨迹用例，包括障碍物和不同的径向区域。
• 压力测试：评估轨迹在高负载条件下的性能。

构建自己的场景

利用ExampleBuilder来自定义和创建定制的轨迹示例/测试场景

fn main() {
    // ExampleBuilder::<T /* Contextual Marker */, P /* TrajectoryPoint */, N /* Navigable */>::new()
    // .with_trajectories(/* array of (trajectory, count) tuples, containing the trajectories to be instantiated and how many */)
    //  .with_obstacles(/* number of obstacles to be instantiated */)
    //      .app() // basic app with visual capabilities
    //      /* add your custom systems, plugins and resources here */
    //      .run();
}

基准测试

包括性能基准测试，以提供对库效率的洞察。可以在各种条件下运行基准测试来评估性能

cargo bench --features stubs

结果

轨迹系统有三个主要基准：创建轨迹、执行轨迹和检查可导航点与轨迹。基准覆盖不同的场景，如线性、扇形和圆形区域，以及不同的范围值。

以下表格提供了轨迹系统基准测试结果的概述

创建

执行

可导航碰撞

此README格式清晰地划分了功能、示例用法和基准测试，为任何希望将ryot_trajectories库集成到其项目中的用户提供了一个全面的指南。