六、游戏AI-判断方位-点积和叉积

点积

a·b= |a| *|b| * cos<a,b> => a·b= |1|
从上面的cos函数图可以得知,根据角色的视野正方向和角色到怪物的方向,两者夹角结果可以反推两个向量之间的夹角情况。
结果0,表示两个向量互相垂直
小于0,表示向量夹角大于90度
大于0,表示向量夹角小于90度。
a、根据夹角情况判断是否在视野范围内。比如知道角色的位置,也知道了怪物的位置,求怪物是否在角色的视角范围。通常情况下,人物角色的视野会设置为90度,和实际世界中人的视角范围124度比较是稍微小一点的。这里只考虑视野夹角,不考虑视野范围情况。
b、几何意义可以是求b在 a的投影。根据这个启发,dot值来判断怪物在前方还是后方。值为正时,目标在自己的前方,反之在自己的后方。

float dot = Vector3.Dot(direction, player.transform.forward);
        Debug.Log("dot :" + dot);
        if (dot >= 0)
        {
            Debug.Log("怪物在前方");
        }
        else
        {
            Debug.Log("怪物在后方");
        }

c、漫反射dot(n,l),法线和光照的反方向点击,表示光在物体表面的漫反射情况。

叉积

实际是求两个向量(角色的正前方,从原点到怪物的位置)的法向量,法向量就是同时垂直与原来两个向量的新向量。要符合左手定则,中指是角色正方向,拇指是怪物方向,中指是法向量。

点积和叉积的用途实践。

求前后方向,求左右关系。

    public bool IsInView(GameObject player, GameObject monster)
    {
        float distance = Vector3.Distance(player.transform.position, monster.transform.position); 
        if (distance > distanceThreshold)
        {
            Debug.Log("超出距离 distance :" + distance);
            return false;
        }

        Vector3 direction = monster.transform.position - player.transform.position;
        //计算两个向量的夹角
        float angle = Vector3.Angle(direction, player.transform.forward);
        Debug.Log("angle :" + angle);
        //实际就是两个向量的模长乘以对应的cos(夹角),得到一个标量值。
        float dot = Vector3.Dot(direction, player.transform.forward);
        Debug.Log("dot :" + dot);
        //由数学函数分布可以得知,0`90区间和270`360区间值都是整数的。
        if (dot >= 0)
        {
            Debug.Log("怪物在前方");
        }
        else
        {
            Debug.Log("怪物在后方");
        }
        //实际是求两个向量(角色的正前方,从原点到怪物的位置)的法向量,法向量就是同时垂直与原来两个向量的新向量。要符合左手定则,中指是角色正方向,拇指是怪物方向,中指是法向量。
        Vector3 cross = Vector3.Cross(player.transform.forward, monster.transform.position - Vector3.zero);
        Debug.DrawLine(player.transform.position, Vector3.Cross(player.transform.forward, monster.transform.position - Vector3.zero));
        //看看这条法向量是向下的还是向上的
        Debug.Log("cross.y :" + cross.y);
        if (cross.y >= 0)
        {
            Debug.Log("怪物在右方");
        }
        else
        {
            Debug.Log("怪物在左方");
        }
        return angle <= viewAngle;
    }
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