私はこれをベンチマークする時間はありませんでしたが、私の提案は、長方形を0から1までのxとyの範囲で軸に揃えられた正方形に変換する変換行列を保存することです。長方形の1つのコーナーを（0,0）に変換し、反対側のコーナーを（1,1）に変換します。
もちろん、長方形が頻繁に移動され、衝突がめったにチェックされない場合、これはよりコストがかかりますが、長方形の更新よりも多くのチェックがある場合、少なくとも2つの三角形に対してテストする元のアプローチよりも高速になります。 6つのドット積が1つの行列乗算に置き換えられるためです。
しかし、いつものように、このアルゴリズムの速度は、実行する予定のチェックの種類に大きく依存します。ほとんどのポイントが長方形に近づいていない場合でも、単純な距離チェック（たとえば（point.x-firstCorner.x）> aLargeDistance）を実行すると、速度が大幅に向上する可能性があります。ポイントは長方形の内側にあります。
編集：これは私の長方形クラスがどのようになるかです：
class Rectangle
{
public:
Matrix3x3 _transform;
Rectangle()
{}
void setCorners(Vector2 p_a, Vector2 p_b, Vector2 p_c)
{
// create a matrix from the two edges of the rectangle
Vector2 edgeX = p_b - p_a;
Vector2 edgeY = p_c - p_a;
// and then create the inverse of that matrix because we want to
// transform points from world coordinates into "rectangle coordinates".
float scaling = 1/(edgeX._x*edgeY._y - edgeY._x*edgeX._y);
_transform._columns[0]._x = scaling * edgeY._y;
_transform._columns[0]._y = - scaling * edgeX._y;
_transform._columns[1]._x = - scaling * edgeY._x;
_transform._columns[1]._y = scaling * edgeX._x;
// the third column is the translation, which also has to be transformed into "rectangle space"
_transform._columns[2]._x = -p_a._x * _transform._columns[0]._x - p_a._y * _transform._columns[1]._x;
_transform._columns[2]._y = -p_a._x * _transform._columns[0]._y - p_a._y * _transform._columns[1]._y;
}
bool isInside(Vector2 p_point)
{
Vector2 test = _transform.transform(p_point);
return (test._x>=0)
&& (test._x<=1)
&& (test._y>=0)
&& (test._y<=1);
}
};
これは私のベンチマークの完全なリストです：
#include <cstdlib>
#include <math.h>
#include <iostream>
#include <sys/time.h>
using namespace std;
class Vector2
{
public:
float _x;
float _y;
Vector2()
:_x(0)
,_y(0)
{}
Vector2(float p_x, float p_y)
: _x (p_x)
, _y (p_y)
{}
Vector2 operator-(const Vector2& p_other) const
{
return Vector2(_x-p_other._x, _y-p_other._y);
}
Vector2 operator+(const Vector2& p_other) const
{
return Vector2(_x+p_other._x, _y+p_other._y);
}
Vector2 operator*(float p_factor) const
{
return Vector2(_x*p_factor, _y*p_factor);
}
static float Dot(Vector2 p_a, Vector2 p_b)
{
return (p_a._x*p_b._x + p_a._y*p_b._y);
}
};
bool PointInTriangle(Vector2 A, Vector2 B, Vector2 C, Vector2 P)
{
// Compute vectors
Vector2 v0 = C - A;
Vector2 v1 = B - A;
Vector2 v2 = P - A;
// Compute dot products
float dot00 = Vector2::Dot(v0, v0);
float dot01 = Vector2::Dot(v0, v1);
float dot02 = Vector2::Dot(v0, v2);
float dot11 = Vector2::Dot(v1, v1);
float dot12 = Vector2::Dot(v1, v2);
// Compute barycentric coordinates
float invDenom = 1 / (dot00 * dot11 - dot01 * dot01);
float u = (dot11 * dot02 - dot01 * dot12) * invDenom;
float v = (dot00 * dot12 - dot01 * dot02) * invDenom;
// Check if point is in triangle
if(u >= 0 && v >= 0 && (u + v) < 1)
{ return true; } else { return false; }
}
bool PointInRectangle(Vector2 X, Vector2 Y, Vector2 Z, Vector2 W, Vector2 P)
{
if(PointInTriangle(X,Y,Z,P)) return true;
if(PointInTriangle(X,Z,W,P)) return true;
return false;
}
class Matrix3x3
{
public:
Vector2 _columns[3];
Vector2 transform(Vector2 p_in)
{
return _columns[0] * p_in._x + _columns[1] * p_in._y + _columns[2];
}
};
class Rectangle
{
public:
Matrix3x3 _transform;
Rectangle()
{}
void setCorners(Vector2 p_a, Vector2 p_b, Vector2 p_c)
{
// create a matrix from the two edges of the rectangle
Vector2 edgeX = p_b - p_a;
Vector2 edgeY = p_c - p_a;
// and then create the inverse of that matrix because we want to
// transform points from world coordinates into "rectangle coordinates".
float scaling = 1/(edgeX._x*edgeY._y - edgeY._x*edgeX._y);
_transform._columns[0]._x = scaling * edgeY._y;
_transform._columns[0]._y = - scaling * edgeX._y;
_transform._columns[1]._x = - scaling * edgeY._x;
_transform._columns[1]._y = scaling * edgeX._x;
// the third column is the translation, which also has to be transformed into "rectangle space"
_transform._columns[2]._x = -p_a._x * _transform._columns[0]._x - p_a._y * _transform._columns[1]._x;
_transform._columns[2]._y = -p_a._x * _transform._columns[0]._y - p_a._y * _transform._columns[1]._y;
}
bool isInside(Vector2 p_point)
{
Vector2 test = _transform.transform(p_point);
return (test._x>=0)
&& (test._x<=1)
&& (test._y>=0)
&& (test._y<=1);
}
};
void runTest(float& outA, float& outB)
{
Rectangle r;
r.setCorners(Vector2(0,0.5), Vector2(0.5,1), Vector2(0.5,0));
int numTests = 10000;
Vector2 points[numTests];
Vector2 cornerA[numTests];
Vector2 cornerB[numTests];
Vector2 cornerC[numTests];
Vector2 cornerD[numTests];
bool results[numTests];
bool resultsB[numTests];
for (int i=0; i<numTests; ++i)
{
points[i]._x = rand() / ((float)RAND_MAX);
points[i]._y = rand() / ((float)RAND_MAX);
cornerA[i]._x = rand() / ((float)RAND_MAX);
cornerA[i]._y = rand() / ((float)RAND_MAX);
Vector2 edgeA;
edgeA._x = rand() / ((float)RAND_MAX);
edgeA._y = rand() / ((float)RAND_MAX);
Vector2 edgeB;
edgeB._x = rand() / ((float)RAND_MAX);
edgeB._y = rand() / ((float)RAND_MAX);
cornerB[i] = cornerA[i] + edgeA;
cornerC[i] = cornerA[i] + edgeB;
cornerD[i] = cornerA[i] + edgeA + edgeB;
}
struct timeval start, end;
gettimeofday(&start, NULL);
for (int i=0; i<numTests; ++i)
{
r.setCorners(cornerA[i], cornerB[i], cornerC[i]);
results[i] = r.isInside(points[i]);
}
gettimeofday(&end, NULL);
float elapsed = (end.tv_sec - start.tv_sec)*1000;
elapsed += (end.tv_usec - start.tv_usec)*0.001;
outA += elapsed;
gettimeofday(&start, NULL);
for (int i=0; i<numTests; ++i)
{
resultsB[i] = PointInRectangle(cornerA[i], cornerB[i], cornerC[i], cornerD[i], points[i]);
}
gettimeofday(&end, NULL);
elapsed = (end.tv_sec - start.tv_sec)*1000;
elapsed += (end.tv_usec - start.tv_usec)*0.001;
outB += elapsed;
}
/*
*
*/
int main(int argc, char** argv)
{
float a = 0;
float b = 0;
for (int i=0; i<5000; i++)
{
runTest(a, b);
}
std::cout << "Result: " << a << " / " << b << std::endl;
return 0;
}
コードは確かに美しくありませんが、大きなバグはすぐにはわかりません。そのコードを使用すると、各チェック間で長方形を移動すると、私のソリューションが約2倍速くなるという結果が得られます。それが動かない場合、私のコードは5倍以上速いようです。
コードの使用方法がわかっている場合は、変換とチェックを2つの次元に分離することで、コードをもう少し高速化することもできます。たとえば、レーシングゲームでは、多くの障害物が車の前または後ろにありますが、車の右側または左側にはほとんど障害物がないため、最初に運転方向を指す座標を確認する方が速くなります。
