feat(interact): DDA 射线拾取与玩家逐轴物理(含测试)
This commit is contained in:
@@ -16,6 +16,7 @@ type Vertex struct {
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}
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// ChunkMesh 一个区块的三类网格(渲染.md §6 三 pass)。
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// 每面 4 顶点(四边形),渲染层用索引缓冲扩为 2 三角形(顺序 0-1-2-2-3-0)。
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type ChunkMesh struct {
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Opaque []Vertex // 不透明(主 pass)
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Cutout []Vertex // alpha test(树叶/玻璃)
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114
internal/physics/player.go
Normal file
114
internal/physics/player.go
Normal file
@@ -0,0 +1,114 @@
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// Package physics 玩家 AABB 碰撞与逐轴移动(场景/物理与碰撞.md §2)。
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//
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// 核心:分轴解算(X → Z → Y),每轴移动后检测 AABB 与固体方块重叠,重叠则回退该轴。
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// 不用物理引擎:体素世界自己写最快、最可控。
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package physics
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import "math"
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// World 物理层所需的世界接口(与渲染/交互共用同一张 solid 判定表)。
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type World interface {
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// Solid 是否碰撞(台阶/栅栏等多 AABB 形状后置,MVP 按整方块判定)。
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Solid(x, y, z int32) bool
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// Fluid 是否液体(游泳/浮力判定)。
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Fluid(x, y, z int32) bool
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}
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// Player 玩家实体(设计.md §7.1:宽 0.6、高 1.8、眼高 1.62)。
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type Player struct {
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Pos [3]float64 // 脚底坐标
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Vel [3]float64 // 速度(方块/秒)
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Width float64
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Height float64
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EyeHeight float64
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OnGround bool // 落地
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Submerged bool // 在液体中
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Flying bool // 飞行模式
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// 累积的位移余量(亚步进精度,防边界抖动)
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rem [3]float64
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}
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// NewPlayer 创建默认玩家(站立尺寸)。
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func NewPlayer(x, y, z float64) *Player {
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return &Player{
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Pos: [3]float64{x, y, z},
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Width: 0.6,
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Height: 1.8,
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EyeHeight: 1.62,
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}
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}
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// Move 逐轴移动(物理与碰撞.md §2.2):X → Z → Y,每轴独立碰撞回退。
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func (p *Player) Move(w World, dx, dy, dz float64) {
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p.OnGround = false
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deltas := [3]float64{dx, dy, dz}
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for _, axis := range [3]int{0, 2, 1} {
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p.Pos[axis] += deltas[axis]
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if p.Collides(w) {
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p.Pos[axis] -= deltas[axis]
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p.Vel[axis] = 0
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if axis == 1 && deltas[axis] < 0 {
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p.OnGround = true // 垂直下落被阻挡 = 落地
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}
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}
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}
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// 液体状态更新(头部/脚部任一在水里)
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headY := p.Pos[1] + p.Height*0.6
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p.Submerged = w.Fluid(int32(math.Floor(p.Pos[0])), int32(math.Floor(p.Pos[1]+0.3)), int32(math.Floor(p.Pos[2]))) ||
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w.Fluid(int32(math.Floor(p.Pos[0])), int32(math.Floor(headY)), int32(math.Floor(p.Pos[2])))
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}
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// Collides 当前位置 AABB 是否与固体方块重叠(含边界 epsilon 防抖动)。
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func (p *Player) Collides(w World) bool {
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const eps = 1e-6
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minX := int32(math.Floor(p.Pos[0] - p.Width/2 + eps))
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maxX := int32(math.Floor(p.Pos[0] + p.Width/2 - eps))
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minY := int32(math.Floor(p.Pos[1] + eps))
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maxY := int32(math.Floor(p.Pos[1] + p.Height - eps))
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minZ := int32(math.Floor(p.Pos[2] - p.Width/2 + eps))
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maxZ := int32(math.Floor(p.Pos[2] + p.Width/2 - eps))
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for x := minX; x <= maxX; x++ {
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for y := minY; y <= maxY; y++ {
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for z := minZ; z <= maxZ; z++ {
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if w.Solid(x, y, z) {
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return true
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}
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}
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}
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}
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return false
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}
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// Eye 返回眼睛位置(相机位置)。
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func (p *Player) Eye() [3]float64 {
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return [3]float64{p.Pos[0], p.Pos[1] + p.EyeHeight, p.Pos[2]}
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}
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// Tick 重力与液体阻力积分(dt 秒;调用方随后调用 Move 应用位移)。
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// 飞行/游泳模式由调用方在 Move 前覆写速度。
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func (p *Player) Tick(w World, dt float64) {
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const gravity = 32.0 // 方块/秒²
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if !p.Flying {
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if p.Submerged {
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p.Vel[1] -= gravity * 0.3 * dt // 水中浮力近似
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p.Vel[1] *= 1 - 2.0*dt // 阻力
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} else {
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p.Vel[1] -= gravity * dt
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}
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if p.Vel[1] < -64 {
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p.Vel[1] = -64 // 终端速度
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}
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}
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p.Move(w, p.Vel[0]*dt, p.Vel[1]*dt, p.Vel[2]*dt)
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}
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// Jump 起跳(仅落地时生效;约 1.25 方块高度)。
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func (p *Player) Jump() {
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if p.OnGround {
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p.Vel[1] = 9.0
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p.OnGround = false
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}
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}
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61
internal/physics/player_test.go
Normal file
61
internal/physics/player_test.go
Normal file
@@ -0,0 +1,61 @@
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package physics
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import "testing"
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// planeWorld 测试世界:y < 63 全固体,y >= 63 空气;x == 5 一堵墙。
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type planeWorld struct{}
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func (planeWorld) Solid(x, y, z int32) bool {
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return y < 63 || x == 5
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}
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func (planeWorld) Fluid(x, y, z int32) bool { return false }
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// TestFallOntoGround 下落 → 停在 63 层顶部(浮点余量内),OnGround 置位。
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func TestFallOntoGround(t *testing.T) {
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w := planeWorld{}
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p := NewPlayer(0.5, 80, 0.5)
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for i := 0; i < 200; i++ {
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p.Tick(w, 1.0/20)
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}
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if p.Pos[1] < 63 || p.Pos[1] >= 63.5 {
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t.Fatalf("脚底期望 [63, 63.5),实际 %v", p.Pos[1])
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}
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if !p.OnGround {
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t.Fatal("应判定落地")
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}
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}
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// TestWallBlock 水平移动撞墙不穿墙(物理与碰撞.md §8 踩坑)。
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func TestWallBlock(t *testing.T) {
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w := planeWorld{}
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p := NewPlayer(4.0, 63, 0.5) // 墙在 x=5,玩家宽 0.6(右缘 4.3)
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p.Vel[0] = 10
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p.Tick(w, 1.0/20)
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if p.Pos[0]+p.Width/2 > 5 {
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t.Fatalf("穿墙:右缘 %v 超过墙 x=5", p.Pos[0]+p.Width/2)
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}
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}
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// TestJump 起跳与回落。
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func TestJump(t *testing.T) {
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w := planeWorld{}
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p := NewPlayer(0.5, 63, 0.5)
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p.Tick(w, 1.0/20) // 先落地判定
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if !p.OnGround {
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t.Fatal("初始应在地面")
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}
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p.Jump()
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peak := 0.0
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for i := 0; i < 100; i++ {
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p.Tick(w, 1.0/20)
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if p.Pos[1] > peak {
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peak = p.Pos[1]
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}
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if p.OnGround && i > 5 {
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break
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}
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}
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if peak < 64.0 {
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t.Fatalf("起跳高度过低: %v", peak)
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}
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}
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74
internal/raycast/raycast.go
Normal file
74
internal/raycast/raycast.go
Normal file
@@ -0,0 +1,74 @@
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||||
// Package raycast 体素射线拾取:DDA 步进(场景/方块交互与动画.md §2)。
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//
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// 返回三元组:hitBlock(被击中方块)、faceNormal(击中面法线)、prevBlock(放置位)。
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// 客户端与服务器共用同一实现,保证双端判定一致。
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package raycast
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import "math"
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// Hit 射线命中结果。
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type Hit struct {
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X, Y, Z int32 // 被击中的方块坐标
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Face [3]int32 // 击中面法线(±1 单位向量)
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Prev [3]int32 // 放置位 = 被击中方块 - 面法线
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Dist float64 // 命中距离
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}
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// Solid 方块可交互判定回调(用注册表 IsSolid 等)。
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type Solid func(x, y, z int32) bool
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// Cast 从 origin 沿 dir 做 DDA 体素步进,最大距离 maxDist,返回首个 solid 命中。
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// dir 应为单位向量;分量接近 0 时对应轴 tDelta 取 +Inf(不会在该轴步进)。
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func Cast(origin, dir [3]float64, maxDist float64, solid Solid) (Hit, bool) {
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x, y, z := int32(math.Floor(origin[0])), int32(math.Floor(origin[1])), int32(math.Floor(origin[2]))
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// 基准取整值(负数安全:不能用 int32() 截断,-0.5 会被截成 0)
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fx, fy, fz := math.Floor(origin[0]), math.Floor(origin[1]), math.Floor(origin[2])
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var step [3]int32
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var tDelta, tMax [3]float64
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for i := 0; i < 3; i++ {
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base := [3]float64{fx, fy, fz}[i]
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switch {
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case dir[i] > 0:
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step[i] = 1
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tDelta[i] = 1 / dir[i]
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tMax[i] = (base + 1 - origin[i]) / dir[i]
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case dir[i] < 0:
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step[i] = -1
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tDelta[i] = -1 / dir[i]
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tMax[i] = (origin[i] - base) / (-dir[i])
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default:
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step[i] = 0
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tDelta[i] = math.Inf(1)
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tMax[i] = math.Inf(1)
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}
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}
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var face [3]int32
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dist := 0.0
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for dist <= maxDist {
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if solid(x, y, z) {
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// 当前格命中:面法线 = 上一步进入方向
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return Hit{X: x, Y: y, Z: z, Face: face, Prev: [3]int32{x - face[0], y - face[1], z - face[2]}, Dist: dist}, true
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}
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// 选择 tMax 最小的轴步进
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switch {
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case tMax[0] < tMax[1] && tMax[0] < tMax[2]:
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dist = tMax[0]
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||||
x += step[0]
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||||
tMax[0] += tDelta[0]
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||||
face = [3]int32{-step[0], 0, 0}
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||||
case tMax[1] < tMax[2]:
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||||
dist = tMax[1]
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||||
y += step[1]
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||||
tMax[1] += tDelta[1]
|
||||
face = [3]int32{0, -step[1], 0}
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default:
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dist = tMax[2]
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||||
z += step[2]
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||||
tMax[2] += tDelta[2]
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||||
face = [3]int32{0, 0, -step[2]}
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||||
}
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||||
}
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||||
return Hit{}, false
|
||||
}
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||||
60
internal/raycast/raycast_test.go
Normal file
60
internal/raycast/raycast_test.go
Normal file
@@ -0,0 +1,60 @@
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package raycast
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import "testing"
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// solidAt 只在指定方块返回 solid。
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func solidAt(sx, sy, sz int32) Solid {
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return func(x, y, z int32) bool { return x == sx && y == sy && z == sz }
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}
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// TestCastDown 垂直向下命中顶面:face=(0,1,0),prev 在方块上方。
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||||
func TestCastDown(t *testing.T) {
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h, ok := Cast([3]float64{0.5, 70, 0.5}, [3]float64{0, -1, 0}, 100, solidAt(0, 64, 0))
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||||
if !ok {
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t.Fatal("应命中方块")
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}
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if h.X != 0 || h.Y != 64 || h.Z != 0 {
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t.Fatalf("命中坐标异常: %+v", h)
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}
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||||
if h.Face != [3]int32{0, 1, 0} {
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||||
t.Fatalf("面法线期望 (0,1,0),实际 %+v", h.Face)
|
||||
}
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||||
if h.Prev != [3]int32{0, 65, 0} {
|
||||
t.Fatalf("放置位期望 (0,65,0),实际 %+v", h.Prev)
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}
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}
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// TestCastMiss 未命中(距离超限)。
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func TestCastMiss(t *testing.T) {
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if _, ok := Cast([3]float64{0.5, 70, 0.5}, [3]float64{1, 0, 0}, 3, solidAt(100, 70, 100)); ok {
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t.Fatal("不应命中")
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}
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}
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// TestCastDiagonal 沿 +z 直线命中方块北面(face=(0,0,-1))。
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func TestCastDiagonal(t *testing.T) {
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h, ok := Cast([3]float64{1.0, 0.5, -5}, [3]float64{0, 0, 1}, 20, solidAt(1, 0, 1))
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if !ok {
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t.Fatal("应命中")
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}
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if h.X != 1 || h.Z != 1 {
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||||
t.Fatalf("命中坐标异常: %+v", h)
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}
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if h.Face != [3]int32{0, 0, -1} {
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||||
t.Fatalf("面法线期望 (0,0,-1),实际 %+v", h.Face)
|
||||
}
|
||||
if h.Prev != [3]int32{1, 0, 0} {
|
||||
t.Fatalf("放置位期望 (1,0,0),实际 %+v", h.Prev)
|
||||
}
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||||
}
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||||
// TestCastNegative 负坐标区域命中(负坐标安全回归)。
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func TestCastNegative(t *testing.T) {
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||||
h, ok := Cast([3]float64{-0.5, 70.5, -0.5}, [3]float64{0, -1, 0}, 100, solidAt(-1, 64, -1))
|
||||
if !ok {
|
||||
t.Fatal("负坐标应命中")
|
||||
}
|
||||
if h.X != -1 || h.Z != -1 {
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||||
t.Fatalf("负坐标命中异常: %+v", h)
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||||
}
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||||
}
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