持续瞄准马尔默答案

【问题标题】：Continuous aim to target in Malmo持续瞄准马尔默
【发布时间】：2016-07-16 04:00:04
【问题描述】：

Malmo 是 Microsoft 的 Minecraft 人工智能框架，由游戏本身的 mod 和用于发送输入和接收世界数据的多平台框架组成。

Minecraft 的瞄准是圆柱形的。它存储在偏航（左右）和俯仰（上下）而不是完全旋转的四元数中。偏航从最左边的 -180 度转到最右边的 180 度。音高从 -90 直接向上（天顶）到 90 直接向下（最低点）。在我的代码中，我将它们存储为 Vector2（重新创建以像 XNA 一样工作），这样 X 代表 Yaw，Y 代表 Pitch。

我无法创建连续瞄准目标算法，以便 AI 能够将其相机瞄准给定的目标偏航和俯仰角。因为在仍然允许连续移动的同时这样做的唯一方法是通过连续瞄准（设置偏航和俯仰速度，而不是值），我需要朝着目标方向反复增加偏航和俯仰。

我通过将目标方向存储在一个可为空的属性中来做到这一点。如果该属性为空，则表示不改变目标。否则，每次调用更新方法时，减去存储值（目标目标）和当前目标（通过参数提供）之间的距离。然后它会缩放差异，使偏航或俯仰为 1（最大速度），而另一个则为此正确成比例。这个成比例的Vector2 速度被分成它的偏航和俯仰，然后通过turn 和pitch 命令发送给客户端。一旦在目标方向的 10 度范围内，目标将设置为空。

在纸面上，这似乎会使相机的目标直接朝向目标方向（不包括偏航环绕）。然而，尽管更新方法发送了一个pitch 命令说要走相反的方向，但客户端的音调通常直接越过目标方向。这意味着球场会以某种方式“卡”在天顶和最低点，但会自行固定并“转身”，并在几秒钟后卡在对面的极点。在转身之前花费的时间似乎每次都呈指数（或二次）增加。

这是我的目标更新方法的源代码：

public void UpdateAim(Observations obs)
{
    // AimTarget is a Vector2? property
    if (AimTarget == null || obs == null)
    {
        return;
    }

    if (AimTarget.Value.Distance(obs.Aim) < AIM_CLOSE_ENOUGH) // < 10
    {
        Logger.LogInfo("Reached {0}", AimTarget.Value);
        Look(Vector2.Zero);
        AimTarget = null;
        return;
    }

    double deltaYaw = AimTarget.Value.X - obs.Aim.X;
    double deltaPitch = AimTarget.Value.Y - obs.Aim.Y;

    // These two are stored as private Vector2 fields
    deltaAim = new Vector2(deltaYaw, deltaPitch);
    scaledAim = deltaAim / Math.Max(Math.Abs(deltaAim.X), Math.Abs(deltaAim.Y));

    Look(scaledAim); // sets continuous aim velocity
}

还有Look(Vector2)的（简化）源代码：

public void Look(Vector2 direction)
{
    // Agent is an AgentHost property
    Agent.sendCommand("turn " + velocity);
    Agent.sendCommand("pitch " + velocity);
}

UpdateAim() 在主游戏循环期间每秒被调用 20 次（尽管我尝试过高达每秒 50 次和低至 5 次）。

在我最后一次运行 AI 时（卡在最低点），我的瞄准调试数据如下所示：

// Format: (yaw, pitch)
Target Aim: (134.75, 27.90)
Actual In-Game Aim: (-6.50, 90.00) // Lines up with MC's debug screen
Delta Aim :  (145.17, -62.10) // Total degrees needed to go in yaw and pitch
Scaled Aim Velocity: (1.00, -0.43)

缩放后的瞄准速度是提供给Look() 的。正如你所看到的，俯仰速度是负的，因为它应该是负的，但实际游戏中的目标仍然是 90 并且由于某种原因没有得到纠正。我算对了吗？

【问题讨论】：

标签： c# camera artificial-intelligence minecraft-forge malmo

【解决方案1】：

从我所看到的一切来看，数学是优雅的并且检查出来的。如果俯仰速度在最低点处为负并且没有向下移动，那么在我看来，Agent.sendCommand 没有正常工作。

在设置速度时，是否会保持您设置的速度，直到设置另一个速度？还是速度会相互叠加？如果球场出界会怎样？

【讨论】：

我已经使用从控制台获取命令的 AI 对此进行了测试，当我运行 pitch -1 后跟 pitch 1（以及它们之间的各种值）时，响应是即时的。也许它有积压。我不完全确定，因为在循环运行之间以 500 毫秒的延迟对其进行测试会导致严重的不准确和过度校正，这几乎无法与这个问题区分开来。

【解决方案2】：

您可能在很久以前就设法解决了这个问题，但以防万一，这里有一些想法：

在您的 Look() 方法中，您有以下内容：

Agent.sendCommand("turn " + velocity);
Agent.sendCommand("pitch " + velocity);

我认为重复使用 velocity 是您简化 SO 使用代码时的拼写错误？否则这肯定会解释这种行为。

您的缩放代码很有趣 - 是否有任何理由需要保持偏航速度与增量速度的比率相同？即你真的需要Math.Max(Math.Abs(deltaAim.X), Math.Abs(deltaAim.Y))这个词吗？这两个运动（偏航和俯仰）是完全独立的，因此没有理由独立地缩放它们，除非它以我没有发现的某种巧妙方式提高性能。
您可能需要考虑振荡/阻尼。想象一下你的偏航是正确的 (deltaYaw == 0)。您的缩放意味着您的俯仰增量速度将始终处于最大值（1 或 -1 取决于方向）。换句话说，即使增量螺距只有 0.0001，您仍然会以最大速度进行调整，并且会显着超调。（显然AIM_CLOSE_ENOUGH 的使用会对此有所帮助，但我认为它仍然可能出现振荡 - 特别是如果您设置了较高的turnSpeedDegs - 请参阅http://microsoft.github.io/malmo/0.17.0/Schemas/MissionHandlers.html#element_ContinuousMovementCommands）

有关此类工作的示例，请查看 cart_test.py 示例 - https://github.com/Microsoft/malmo/blob/master/Malmo/samples/Python_examples/cart_test.py

这里是相关代码sn-p。 yaw_to_mob 是目标偏航角，yaw 是玩家当前的偏航角。

# Find shortest angular distance between the two yaws, preserving sign:
deltaYaw = yaw_to_mob - yaw
while deltaYaw < -180:
    deltaYaw += 360;
while deltaYaw > 180:
    deltaYaw -= 360;
deltaYaw /= 180.0;
# And turn:
agent_host.sendCommand("turn " + str(deltaYaw))

如果您想查看实际的振荡问题，顺便说一下，请查看 MazeRunner.py 示例（与 cart_test.py 相同的位置）并将turnSpeedDegs 增加两到三倍。 Minecraft 在渲染时间而不是世界时间更新俯仰/偏航，因此较慢的渲染速度会产生更大的振荡问题。

【讨论】：