一、前言
严格来说，瓦片的角度并不是45度。因为为了美术作图方便，图片的宽高比一般为2：1，如下图所示，它的实际角度为arctan(1/2)，不过这个数值对我们不重要。正如鱼香肉丝没有鱼一般，叫它45度瓦片也无妨，由于它是一个菱形，所以这里我们称它为菱形瓦片。
宽高比为2:1的菱形瓦片
或许有人认为任意角度的瓦片都是可以的，其实不然，因为我们要考虑线条锯齿的画法，如果采用非整数比，则线条不是规律的（非像素游戏或许可以试试）。所以最常见的比例为2:1，其次是1:1。
还有一个问题，我们观察菱形的四分之一部分，它将一个矩形一分为二。我们当然期望它是平分的，然而这根本做不到，因为它不是理论的对角线。对于正方形瓦片来说，边缘是不会重叠的。而菱形瓦片不可避免的边缘存在重叠。
边缘必然重叠
二、定义
我们定义地图上的一个点为世界（world）坐标，它是连续的，用浮点数表示。然后格子的索引叫地图（map）坐标，它是离散的，用有符号整数表示。不过这里地图坐标的取值未考虑负数，如要使用负数的地图坐标则需要对代码略微修改。
比如下图的p点，我们假设格子宽10像素。则其世界坐标为(54,67)，而地图坐标为(5,6)。
矩形瓦片示例
三、矩形瓦片
矩形瓦片的代码很简单，如下：
//! 矩形瓦片地图 template<vector2 tile_size> class rectangle { public: /** * @brief 地图坐标 -> 世界坐标 */ constexpr vector2 map2world(const point& xy) { return tovector2(xy) * tile_size; } /** * @brief 世界坐标 -> 地图坐标 */ constexpr point world2map(const vector2& pos) { return topoint(pos / tile_size); } };
四、菱形瓦片
1.斜菱形瓦片
这里的斜指的是，整个地图拼出来是斜着的，也是一个菱形，如下图所示（这是常用的算法）：
斜菱形瓦片
我们令x'y'为地图（格子）坐标，xy为世界（像素）坐标，其中wh为瓦片宽高，则有如下关系：
上面这个式子通过简单的变换，就可以得出：
转换代码如下，这里就体现出了将瓦片大小（tile_size）作为模板的好处了，其中除2的操作会自动合并为常量表达式，世界坐标到地图坐标的转换其中加了0.5，是为了四舍五入。
//! 斜45度瓦片地图 template<vector2 tile_size> class diamondslant { public: /** * @brief 地图坐标 -> 世界坐标 */ constexpr vector2 map2world(const point& xy) { return { (xy[1] + xy[0]) * tile_size[0] / 2.0, (xy[1] - xy[0]) * tile_size[1] / 2.0}; } /** * @brief 世界坐标 -> 地图坐标 */ constexpr point world2map(const vector2& pos) { vector2 xy_div = pos / tile_size; return topoint(vector2{ xy_div[0] - xy_div[1] + 0.5, xy_div[0] + xy_div[1] - 0.5 }); } };
2.正菱形瓦片
下面这种整体也是一个矩形，它的特点是x轴移动瓦片宽度，y轴只移动半个瓦片高度，当y为奇数时，x再往右移动半个瓦片宽度。（有些文章是y为偶数时x移动，原理相同）
正菱形瓦片
容易得到，从格子坐标到世界坐标，如下：
当y为偶数时：
当y为奇数时：
这里出现和上面不一样的事了，无法简单的逆推公式来表示x'y'。因为通过世界（像素）坐标无法轻松得到它的地图（格子）坐标的y是奇数还是偶数。
从格子坐标到世界坐标的代码如下：
/** * @brief 地图坐标 -> 世界坐标 */ constexpr vector2 map2world(const point& xy) { vector2 pos = { tile_size[0] * xy[0] , tile_size[1] / 2 * xy[1] }; if (xy[1] % 2 != 0) {//奇数行向右偏移 w / 2 pos[0] += tile_size[0] / 2; } return pos; }
而从世界坐标到格子坐标则比较麻烦了，如下，我们划分网格：
划分网格
明显格子大小为(w,h)，记世界坐标pos所在的格子为p，则有：
来看单个划分网格内，如下：
单个划分格子
设瓦片格子坐标为xy，则当 pos在菱形内时，有：
当 pos在菱形外时，四个角则分别判断：右下角偏移(0,1)；左下角偏移(-1,1)；左上角偏移(-1,-1)；右上角偏移(0,-1)。
所以最终实现代码如下：
//! 平菱形瓦片地图 template<vector2 tile_size> class diamondflat { public: /** * @brief 地图坐标 -> 世界坐标 */ constexpr vector2 map2world(const point& xy) { vector2 pos = { tile_size[0] * xy[0] , tile_size[1] / 2 * xy[1] }; if (xy[1] % 2 != 0) {//奇数行向右偏移 w / 2 pos[0] += tile_size[0] / 2; } return pos; } /** * @brief 世界坐标 -> 地图坐标 */ constexpr point world2map(const vector2& pos) { constexpr vector2 tile_size_half = tile_size / 2.0; //四分之一矩形面积 constexpr real s = each::accumulatemul(tile_size_half); //先计算矩形下标 point p = topoint(pos / tile_size); //在矩形内坐标 vector2 p1 = pos - tovector2(p) * tile_size - tile_size_half; //点围成矩形面积 real sp = abs(p1[0] * tile_size_half[1]) + abs(p1[1] * tile_size_half[0]); p[1] *= 2; if (s < sp) { if (p1[0] > 0 && p1[1] > 0) return p + point{ 0, 1 }; else if (p1[0] < 0 && p1[1] > 0) return p + point{ -1, 1 }; else if (p1[0] < 0 && p1[1] < 0) return p + point{ -1, -1 }; else if (p1[0] > 0 && p1[1] < 0) return p + point{ 0, -1 }; else return p; } else { return p; } } };
五、点在菱形内判断
如下图所示，以菱形中心为原点建立坐标系：
p在对角线上时
当p点在菱形上时，红绿区域面积相等（对角线平分面积），所以：
（红色区域加了两次，将其中变成一个绿色区域）
则当p点在菱形外时，
；在菱形内时
源码位置：传送门
到此这篇关于c++瓦片地图坐标转换的实现详解的文章就介绍到这了,更多相关c++坐标转换内容请搜索<计算机技术网(www.ctvol.com)!!>以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持<计算机技术网(www.ctvol.com)!!>！
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