cocos2d-x物理引擎介绍

以你之姓@ 2023-07-20 05:42 3阅读 0赞

## 原理介绍 ##

物理引擎是模仿真实世界的物理运行规律，使得精灵做出自由落体、抛物线运动、反弹、碰撞等效果。这些算法引擎都已经实现，不需要我们去写代码，只需要掌握调用方法即可，因此节省了大量的开发时间。

## 术语 ##

#### 物理世界 ####

物理世界(PhysicsWorld)对象是进行物理模拟时的一个核心部件。物理世界(PhysicsWorld)与场景(Scene)紧密整合在一起。你可以把你想象成上帝，世界（World，Scene）是由你创造的，你需要定义这个世界的规则，比如重力的方向、大小等。

#### 物理刚体 ####

物理刚体(PhyicsBody)是在你定义出来的物理世界中存活的元素。物理刚体通常具有质量、位置自旋度、速度和衰减度等属性，来描述被物理世界影响的程度。

#### 形状 ####

形状是和刚体绑定在一起的，绑定后就定义了刚体的形状，不同形状的刚体在物理世界产生的效果不同，比如滚动和碰撞时对其他刚体的影响。

#### 材质 ####

材质包括材料的以下几种属性：

*  密度：它被用于计算母体的质量属性。
 *  摩擦：它被用于进行物体间的相对运动。
 *  恢复系数：它被用于使物体反弹。恢复系数一般设为0到1之间。0说明不反弹，1说明完全反弹。

#### 连接/关节 ####

连接(contacts)和关节(joint)对象描述了刚体相互关联的方式。关节可以形象理解为两个弹力球之间连接了一根绳子，这两个弹力球无论怎么运动，距离都不会超过这根绳子，可以认为连接/关节是对两个刚体之间的约束。

#### 碰撞 ####

没错就是你脑子中想象的碰撞，物理引擎根据你定义出来的物理世界和刚体模拟碰撞的发生，这就是物理引擎的精华。

## 具体实现 ##

#### 创建物理世界 ####

在CBaseScene::initWithPhysics()中对物理世界进行初始化。

*  getPhysicsWorld 获取物理世界对象
 *  setGravity(Vec2 ):设置重力加速度(可以是任意方向)
 *  setDebugDrawMask(PhysicsWorld::DEBUGDRAW\_ALL):调试接口，设置后可以看到创建的刚体是红色的。

#### 创建刚体 ####

*  PhysicsBody\*ballBody= PhysicsBody::create… 创建一个刚体对象，通过create方法的不同可以选择不同的形状。
 *  ballBody->setGravityEnable(true); //设置是否受重力影响
 *  ballBody->getShape(0)->setFriction(0.0f); //设置摩擦系数
 *  ballBody->getShape(0)->setRestitution(0.8f); //设置弹性系数
 *  ballBody->getShape(0)->setMass(10); //质量
 *  ballBody->setCategoryBitmask(0x1); //分类掩码
 *  ballBody->setCollisionBitmask(0x1); //碰撞掩码
 *  ballBody->setContactTestBitmask(0x2); //接触测试掩码

然后将刚体绑定(setPhysicsBody(ballBody);)在精灵上，精灵便拥有刚体的属性。

#### 碰撞检测 ####

两个物体是否能碰撞，碰撞后程序是否能检测到，需要使用上面3个掩码，规则是：分类掩码和碰撞掩码按位与操作，是非零值， 则能发生碰撞反应，分类掩码和接触测试掩码按位与操作，是非零值， 则能触发回调函数（onContactBegin）。这2个规则互相是独立的，互相没影响。

auto contactListener = EventListenerPhysicsContact::create(); 
    //设置监听器的碰撞开始函数 
    contactListener->onContactBegin = CC_CALLBACK_1(TTQPlauyUI::onContactBegin, this); 
    //添加到事件分发器中 
    _eventDispatcher->addEventListenerWithSceneGraphPriority(contactListener, this);

通过设置刚体的Tag和Name可在onContactBegin中对发生碰撞的刚体进行区分。  
除了onContactBegin，cocos2d-x自带的物理引擎是封装的chipmunk，共有四个回调函数。

*  begin() 该步中两个形状刚开始第一次接触。回调返回true则会处理正常碰撞，返回false，Chipmunk会完全忽略碰撞。如果返回false，则preSolve()和postSolve()回调将永远不会被执行，但你仍然会在形状停止重叠的时候接收到一个单独的事件。
 *  preSolve() 该步中两个形状相互接触。回调返回false，Chipmunk在这一步会忽略碰撞，返回true来正常处理它。此外，你可以使用cpArbiterSetFriction()，cpArbiterSetElasticity()或cpArbiterSetSurfaceVelocity()来提供自定义的摩擦，弹性，或表面速度值来覆盖碰撞值。
 *  postSolve() 两种形状相互接触并且它们的碰撞响应已被处理。如果你想使用它来计算音量或者伤害值，这时你可以检索碰撞冲力或动能。
 *  separate() 该步中两个形状刚第一次停止接触。确保begin()/separate()总是被成对调用，当删除接触中的形状时或者析构space时它也会被调用。  
    cocos2d-x中对应以下四个：

std::function<bool(PhysicsContact& contact)> onContactBegin;
    
    std::function<bool(PhysicsContact& contact, PhysicsContactPreSolve& solve)> onContactPreSolve;
    
    std::function<void(PhysicsContact& contact, const PhysicsContactPostSolve& solve)> onContactPostSolve;
    
    std::function<void(PhysicsContact& contact)> onContactSeperate;

## 注意事项 ##

*  当一个精灵绑定一个刚体之后，如果给这个精灵一个动作，比如moveTo，这个时候刚体也会随着精灵一起移动位置，当移动到和另一个绑定刚体的精灵发生碰撞时，会发生意想不到情况，所以要尽量避免这种情况。
 *  另外刚体可以设置不可旋转，也就是说当设置精灵旋转之后，可能会导致精灵和刚体不重合、错位的情况。（默认情况下，是可随着精灵旋转）
 *  刚体碰撞检测会有穿透问题，就是运动速度太快，没来得及检测，造成响应函数没执行。