В этом руководстве мы разберёмся, как в игровом движке Ursina определять расстояние между объектами. Это очень важно для создания интерактивных игр: чтобы враги замечали игрока, предметы можно было подбирать, а интерфейс реагировал на действия пользователя.
Основные функции для определения расстояния
В Ursina есть три основные функции для вычисления расстояния. Они различаются тем, какие координаты учитывают.
1. distance() — полное 3D расстояние
Эта функция вычисляет расстояние между центрами двух объектов в трёхмерном пространстве (по осям X, Y и Z).
from ursina import * from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController app = Ursina() # Создаем землю для бега ground = Entity(model='plane',texture='grass',scale=20,collider='box') # Создаем главного героя (FirstPersonController) над землей player = FirstPersonController(position=(0, 2, 0)) # Создаем сферу (синяя сфера) sphere = Entity(position=(3, 4, 0), model='sphere', color=color.blue) # Добавляем небо для лучшей атмосферы Sky() def update(): # Измеряем расстояние от главного героя до сферы dist = distance(player, sphere) print(f"Расстояние от героя до сферы: {dist:.2f}") app.run()
Как работает:
Функция берёт мировые координаты объектов и считает расстояние по формуле:
sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2 + (z_2 - z_1)^2}
Это классическое евклидово расстояние в 3D.
2. distance_2d() — 2D расстояние (игнорирует Z)
Эта функция считает расстояние только по осям X и Y, как на плоскости. Координата Z (глубина) не учитывается.
from ursina import * from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController app = Ursina() # Создаем землю для бега ground = Entity( model='plane', texture='grass', scale=20, collider='box' ) # Создаем главного героя (FirstPersonController) над землей player = FirstPersonController(position=(0, 2, 0)) # Создаем сферу (синяя сфера) sphere = Entity(position=(3, 4, 0), model='sphere', color=color.blue) # Добавляем небо для лучшей атмосферы Sky() def update(): # Измеряем 2D расстояние от главного героя до сферы (только X и Y) dist = distance_2d(player, sphere) print(f"2D расстояние от героя до сферы: {dist:.2f}") app.run()
Как работает:
Игнорируется высота по оси Z. Это удобно для интерфейсов (UI) или когда объекты всегда находятся на одной плоскости.
3. distance_xz() — горизонтальное расстояние (игнорирует Y)
Эта функция считает расстояние только по осям X и Z, то есть по «земле». Высота (ось Y) не учитывается.
from ursina import * from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController app = Ursina() # Создаем землю для бега ground = Entity( model='plane', texture='grass', scale=20, collider='box' ) # Создаем главного героя (FirstPersonController) над землей player = FirstPersonController(position=(0, 2, 0)) # Создаем сферу (синяя сфера) sphere = Entity(position=(3, 4, 0), model='sphere', color=color.blue) # Добавляем небо для лучшей атмосферы Sky() def update(): # Измеряем горизонтальное расстояние от героя до сферы (только X и Z) dist = distance_xz(player, sphere) print(f"Горизонтальное расстояние от героя до сферы: {dist:.2f}") app.run()
Как работает:
Игнорируется высота (Y). Это полезно для наземных персонажей: например, чтобы враг «увидел» игрока, даже если один стоит на холме, а другой внизу.
4. Как работает intersects()
Функция intersects() в Ursina предназначена для проверки столкновений между объектами, у которых есть коллайдеры (collider). Это основной способ узнать, соприкоснулись ли два объекта в игре.
Как это работает внутри
Проверка коллайдера: Сначала функция убеждается, что у объекта действительно есть коллайдер (например, box, sphere, mesh) и что свойство collision установлено в значение True. Если коллайдера нет, проверка не проводится.
Система столкновений: Для обнаружения пересечений Ursina использует мощную систему Panda3D's CollisionTraverser. Она «просматривает» сцену и ищет пересечения между физическими моделями объектов.
Фильтрация: Система автоматически исключает из проверки объекты, которые указаны в списке игнорирования (например, чтобы пуля не сталкивалась с тем, кто её выпустил), а также объекты без коллайдеров.
Результат: Если столкновение обнаружено, функция возвращает объект HitInfo. Это специальный контейнер с подробной информацией о контакте:hit: True/False — было ли вообще столкновение.
entity — ссылка на объект, с которым произошло столкновение.
point — точные координаты точки столкновения в пространстве.
distance — расстояние от центра вашего объекта до точки столкновения.
Примеры использования intersects()
Вот несколько практических примеров с подробными комментариями для начинающих.
Пример 1: Простое обнаружение стены
Допустим, у нас есть игрок и стена. Мы хотим узнать, врезался ли игрок в стену.
from ursina import * app = Ursina() # Создаем игрока (куб) и стену (плоскость) player = Entity(model='cube', color=color.orange, collider='box') wall = Entity(model='cube', position=(5,0,0), scale=(1,5,5), collider='box', color=color.red) def update(): # Двигаем игрока вперед player.x += 0.1 * time.dt # Проверяем столкновение hit_info = player.intersects() # Если hit_info.hit равно True, значит игрок во что-то врезался if hit_info.hit: print("Столкновение!") print(f"С кем: {hit_info.entity}") print(f"Точка удара: {hit_info.point}") print(f"Расстояние до точки удара: {hit_info.distance:.2f}") app.run()
Комментарий:
Здесь мы каждую секунду проверяем, не пересекся ли куб игрока с кубом стены. Как только это происходит, в консоль выводится информация о том, с чем именно произошло столкновение и где именно.
Пример 2: Подбор предмета (альтернатива distance)
Вместо того чтобы измерять расстояние до предмета, можно использовать коллайдер для более точного определения «касания».
from ursina import * from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController app = Ursina() ground = Entity(model='plane', texture='grass', scale=10, collider='box') player = FirstPersonController(model='cube', origin_y=-.5) pickup = Entity(model='sphere', position=(1,.5,3), collider='box') def update(): # Проверяем столкновение игрока с предметом hit_info = player.intersects() # Если мы коснулись предмета и это именно наш pickup... if hit_info.hit and hit_info.entity == pickup: print('Предмет подобран!') destroy(pickup) # Удаляем предмет со сцены app.run()
Комментарий:
Этот метод надежнее простого измерения расстояния (distance()), потому что он учитывает реальную форму объекта. Если предмет имеет сложную форму (например, mesh), intersects() сработает точнее.
ВАЖНО: intersects() требует чтобы у обоих объектов были коллайдеры.
Пример 3: Пуля и враг
Классический пример для шутеров: пуля должна наносить урон врагу только при попадании.
import random from ursina import * app = Ursina() class Bullet(Entity): def __init__(self, position, direction): super().__init__( model='sphere', scale=.1, speed=15, collider='sphere', position=position, color=color.yellow, name='bullet' ) self.direction = direction.normalized() def update(self): self.position += self.direction * time.dt * self.speed hit_info = self.intersects(ignore=(self,)) if hit_info.hit: print(f"Пуля попала в {hit_info.entity.name}!") destroy(self) class Enemy(Entity): def __init__(self): super().__init__( model='cube', color=color.red, scale=1, collider='box', name='enemy' ) self.x = random.choice([-4, 4]) self.z = random.choice([-4, 4]) # Создаем врагов for i in range(5): Enemy() # Создаем игрока для стрельбы player = Entity(model='cube', color=color.blue, position=(0, 0, 0)) shoot_timer = 0 def update(): global shoot_timer shoot_timer += time.dt # Автоматически стреляем каждую секунду if shoot_timer >= 1: shoot_timer = 0 # Генерируем случайное направление random_direction = Vec3( random.uniform(-1, 1), random.uniform(-1, 1), random.uniform(-1, 1) ).normalized() # Создаем пулю bullet = Bullet( position=player.position, direction=random_direction ) app.run()
Комментарий:
В этом примере пуля летит вперед и каждую долю секунды проверяет пересечение с чем-либо (игнорируя саму себя). Как только она касается врага (у которого тоже есть коллайдер), она выводит сообщение и уничтожается. Это основа механики стрельбы в большинстве игр.
ВАЖНО: В реальной игре лучше использовать raycast() для мгновенного попадания вместо физических пуль
Пример 4. Система подбора предметов
Когда игрок подходит к предмету достаточно близко, его можно подобрать. Расстояние определяет момент взаимодействия.
from ursina import * from ursina.prefabs.first_person_controller import FirstPersonController app = Ursina() ground = Entity(model='plane', texture='grass', scale=10, collider='box') player = FirstPersonController(model='cube', origin_y=-.5, color=color.orange, has_pickup=False) pickup = Entity(model='sphere', position=(1,.5,3)) def update(): if not player.has_pickup and distance(player, pickup) < pickup.scale_x / 2: print('Предмет подобран!') player.has_pickup = True pickup.animate_scale(0, duration=.1) destroy(pickup, delay=.1) app.run()
Почему важно: Без проверки расстояния предмет можно было бы подобрать с любого места карты. Расстояние создаёт реалистичную зону взаимодействия.
Пояснение: Для кода выше необходимо проходить над самим предметом, а закрыть программу можно с помощью клавиши на клавиатуре «Пуск» или прописать в коде закрытие по нажатию клавиши
Пример 5. ИИ врага — зона обнаружения
Враги реагируют на игрока только когда он входит в их зону обнаружения.
from ursina import * app = Ursina() # Создаем игрока с возможностью движения player = Entity(model='cube', position=(0, 0, 0), color=color.blue) # Создаем землю для лучшей визуализации ground = Entity(model='plane', scale=20, color=color.dark_gray, y=-1) class Enemy(Entity): def __init__(self, **kwargs): super().__init__(model='cube', scale_y=2, origin_y=-.5, color=color.light_gray, **kwargs) self.original_color = self.color self.detection_radius = 10 # Зона обнаружения def update(self): # Проверяем расстояние до игрока dist = distance_xz(player.position, self.position) if dist > self.detection_radius: # Слишком далеко - враг не реагирует, серый цвет self.color = self.original_color return # Игрок в зоне обнаружения - враг становится красным self.color = color.red # Смотрим на игрока self.look_at_2d(player.position, 'y') # Движемся к игроку если не слишком близко if dist > 2: self.position += self.forward * time.dt * 3 # Создаем врагов на разных позициях enemies = [Enemy(x=x * 5, z=5) for x in range(-2, 3)] # -10, -5, 0, 5, 10 # Добавляем управление игроком def update(): player.x += held_keys['d'] * time.dt * 5 player.x -= held_keys['a'] * time.dt * 5 player.z += held_keys['w'] * time.dt * 5 player.z -= held_keys['s'] * time.dt * 5 # Инструкция для пользователя info_text = Text( text="Используйте WASD для движения\nВраги краснеют когда вас обнаруживают", position=(-0.85, 0.45), scale=0.8 ) app.run()
Почему важно: Расстояние определяет, когда враг начинает преследовать игрока.
Пример 6. Столкновения в Pong
Мяч должен отскакивать от ракеток и стен — это основа геймплея.
from ursina import * app = Ursina() window.color = color.black camera.orthographic = True camera.fov = 1 left_paddle = Entity(scale=(1 / 32, 6 / 32), x=-.75, model='quad', origin_x=.5, collider='box') right_paddle = duplicate(left_paddle, x=.75) # Создаем стены для отскока floor = Entity(model='quad', y=-.5, origin_y=.5, collider='box', scale=(2, 10), visible=False) ceiling = duplicate(floor, y=.5, rotation_z=180, visible=False) left_wall = duplicate(floor, x=-.5 * window.aspect_ratio, rotation_z=90, visible=True) right_wall = duplicate(floor, x=.5 * window.aspect_ratio, rotation_z=-90, visible=True) # Исправляем мяч - добавляем начальную скорость и вращение ball = Entity(model='circle', scale=.05, collider='box', speed=10, rotation_z=45) def update(): # Двигаем мяч в направлении его "вперед" ball.position += ball.right * time.dt * ball.speed # Добавляем движение ракеток left_paddle.y += (held_keys['w'] - held_keys['s']) * time.dt * 5 right_paddle.y += (held_keys['up arrow'] - held_keys['down arrow']) * time.dt * 5 # Проверяем столкновения hit_info = ball.intersects() if hit_info.hit: if hit_info.entity in (left_paddle, right_paddle): # Отскакиваем от ракетки ball.rotation_z += 180 * (-1 if hit_info.entity == left_paddle else 1) # Добавляем эффект угла отскока в зависимости от места удара ball.rotation_z -= (hit_info.entity.world_y - ball.y) * 20 * 32 * ( -1 if hit_info.entity == left_paddle else 1) ball.speed *= 1.1 # Ускоряем мяч elif hit_info.entity in (floor, ceiling): # Отскакиваем от потолка и пола ball.rotation_z = -ball.rotation_z def input(key): if key == 'space': # Сбрасываем мяч при нажатии пробела ball.position = (0, 0, 0) ball.rotation = (0, 0, 45) ball.speed = 10 app.run()
Что такое UI элементы?
UI (User Interface, пользовательский интерфейс) — это все элементы на экране, с которыми взаимодействует игрок: кнопки, полоски здоровья, инвентарь, надписи.
Примеры UI элементов:
Кнопка «Начать игру».
Полоска здоровья персонажа.
Таблица рекордов.
Меню настроек.
Для таких элементов часто используют distance_2d(), потому что они всегда находятся в одной плоскости экрана.
Советы для начинающих
Используйте distance() для полных 3D взаимодействий.
Для наземных персонажей — distance_xz().
Для интерфейса и плоских объектов — distance_2d().
Для оптимизации в играх с множеством объектов сравнивайте квадраты расстояний (без извлечения корня). Теперь вы знаете, как определять расстояние между объектами в Ursina и зачем это нужно!
Ссылка на мой Телеграм-канал: Нажмите сюда
Давайте создадим сообщество школьников-программистов или начинающих программистов и будем создавать интересные проекты и игры на Python.
