Cocos2d-X Physic 3D 教程-刚体（1）
发表于2015-07-31
Cocos2d-X Physic 3D 教程
在这篇教程中，我们将简要介绍一下，如何在Cocos引擎中使用3D物理。Physic 3D 是基于Bullet引擎进行封装，对这个引擎感兴趣的朋友可以直接访问其官网：
http://bulletphysics.org/wordpress/
初始化物理引擎
通过cocos2dX新建的项目，默认是没有开启对Bullet引擎的集成的，要正确的使用cocos2dx中的Physic 3D模块，我们首先需要将C_ENABLE_BULLET_INTEGRATION这个宏给打开，我们先将我们期望显示的场景的物理功能进行初始化：
initWithPhysics();
为了方便调试，我们将物理的线框给显示出来。
getPhysics3DWorld()->setDebugDrawEnable(false);
这样3D物理系统的初始化就已经做好了
刚体(rigidbody)
详细的介绍请参见: http://en.wikipedia.org/wiki/Rigid_body
刚体指的是在运动中和受力情况下，形状以及大小均不会发生改变的物体。这种物体严格来说，在现实世界里并不存在，但是，在游戏开发中，大多数的3D物体我们都将其视为刚体来进行物理的模拟。
在这一节里，我们将教会大家如何创建刚体，并如何搭建一个简单的Demo。
创建刚体
首先，我们需要定义一个刚体的描述类型的对象，这个对象包括了该刚体的形状，以及质量，还有局部变换等信息，一般的，我们只定义刚体的质量以及形状就足够了。
Physics3DRigidBodyDesdes;
des.mass =yourRigidMass;
des.shape= yourRigidShape;
刚体的形状通常来说，一般较常用的有长方体(Box)，球体(sphere)以及圆柱体(cylinder)，而其中又以前两者最为常用。
以下是创建一个长方体形状的方法：
des.shape= Physics3DShape::createBox(Vec3(60.0f,1.0f, 60.0f));
请注意，这个形状仅仅代表了参与物理计算时物体的大小，和本身物体的大小毫无关系。Box形状我们通常将其定义为3D模型局部坐标下AABB的大小。
接着我们就可以用它来创建一个模型了：
automyBox= PhysicsSprite3D::create("Sprite3DTest/box.c3t", &des);
在模型创建好之后，我们很可能对该模型的初始摆放进行了一些变换，如平移、旋转等，我们需要将物理组件同步至这些变换。
myBox->syncToNode();
这个函数会将从局部坐标到世界坐标的变换矩阵应用至物理物体上，但是请注意缩放变换不起作用。
完成这一步后，我们来看最后一步，指定业务逻辑端Node 与物理引擎端坐标变换的同步关系。物理引擎在游戏运行时，是一个相对独立的一个系统。我们可以将当前Node的变换传递给物理系统内，同时，我们也可以将进行物理模拟后的变换设到Node中。通常来讲，在设好物体初始的变换后，我们一般不直接对其进行干预，所以这里我们设置为：
sprite->setSyncFlag(Physics3DComponent::PhysicsSyncFlag::PHYSICS_TO_NODE);
如果一个物体在物理世界中是静态的，那么没有必要在从物理系统里接受它的变化了，我们可以直接简单的将其设置为：
sprite->setSyncFlag(Physics3DComponent::PhysicsSyncFlag::NONE);
例子：射击方块
现在，我们使用刚才所说的一些创建刚体的方法，来制作一个通过触摸来射击出带物理效果的方块的小例子：
创建地面
首先，我们先创建一个地面，这个地面是一个静态的刚体，为了确保其静止，我们将其的质量设为零，这样的话，地面就不会下沉，且当射击出的方块击中了地面后，地面因为受到的冲量为零而不会被弹走：
射击方块的实现
现在我们来看如何射击方块，射击方块的大体思路是将视口坐标系下的一个点（即触摸的坐标）经过视图变换->投影变换->视口变换的逆变换后，通过获得的在世界坐标系下的坐标点构造出一条射线，然后创建一个刚体，让其从相机位置为起始，朝着射线方向移动。
首先我们先构造出这条射线，Camera::unproject方法就提供了做上述逆变换的能力。：
接着，我们创建一个方块的刚体：
在这里创建和上面不同之处在于，对于刚体的描述结构来说，它设置了初始位置，这个位置在相机的那个地方，其次，我们根据射线的方向计算出了一个线速度。我们就是通过该速度让方块射出去的。
后两句话比较有意思，首先这两个函数标签中的“Ccd”代表着的是continuous collisiondetection，即所谓的连续碰撞检测。在一般物体的碰撞检测中，我们只要判断当前时刻下，两个物体A，B是否相交就够了。可是在一些高速运动的物体里，比方说子弹，因为其速度足够快，所以在某一时刻检测它与其他物体并未发生相交，很可能是因为速度太快，而穿透过去了，如下图所示：
因此我们必须要使用连续碰撞检测来避免这种状况的发生，但是CCD算法实现效率较一般的碰撞检测算法来说比较低，所以我们不可能给每一个物体、在任意时刻都使用CCD来进行碰撞检测，setCcdMotionThreshold与setCcdSweptSphereRadius实际上就是分别指定了CCD发生的速度阈值以及用于连续碰撞检测算法时扫过的球半径。通常来说，对于一般的物理物体我们不需要对其进行特殊设置，只需要对子弹这种高速运动物体进行设置就已经足够了。
以下是实际截图：
在这篇教程中，我们将简要介绍一下，如何在Cocos引擎中使用3D物理。Physic 3D 是基于Bullet引擎进行封装，对这个引擎感兴趣的朋友可以直接访问其官网：
http://bulletphysics.org/wordpress/
初始化物理引擎
通过cocos2dX新建的项目，默认是没有开启对Bullet引擎的集成的，要正确的使用cocos2dx中的Physic 3D模块，我们首先需要将C_ENABLE_BULLET_INTEGRATION这个宏给打开，我们先将我们期望显示的场景的物理功能进行初始化：
initWithPhysics();
为了方便调试，我们将物理的线框给显示出来。
getPhysics3DWorld()->setDebugDrawEnable(false);
这样3D物理系统的初始化就已经做好了
刚体(rigidbody)
详细的介绍请参见: http://en.wikipedia.org/wiki/Rigid_body
刚体指的是在运动中和受力情况下，形状以及大小均不会发生改变的物体。这种物体严格来说，在现实世界里并不存在，但是，在游戏开发中，大多数的3D物体我们都将其视为刚体来进行物理的模拟。
在这一节里，我们将教会大家如何创建刚体，并如何搭建一个简单的Demo。
创建刚体
首先，我们需要定义一个刚体的描述类型的对象，这个对象包括了该刚体的形状，以及质量，还有局部变换等信息，一般的，我们只定义刚体的质量以及形状就足够了。
Physics3DRigidBodyDesdes;
des.mass =yourRigidMass;
des.shape= yourRigidShape;
刚体的形状通常来说，一般较常用的有长方体(Box)，球体(sphere)以及圆柱体(cylinder)，而其中又以前两者最为常用。
以下是创建一个长方体形状的方法：
des.shape= Physics3DShape::createBox(Vec3(60.0f,1.0f, 60.0f));
请注意，这个形状仅仅代表了参与物理计算时物体的大小，和本身物体的大小毫无关系。Box形状我们通常将其定义为3D模型局部坐标下AABB的大小。
接着我们就可以用它来创建一个模型了：
automyBox= PhysicsSprite3D::create("Sprite3DTest/box.c3t", &des);
在模型创建好之后，我们很可能对该模型的初始摆放进行了一些变换，如平移、旋转等，我们需要将物理组件同步至这些变换。
myBox->syncToNode();
这个函数会将从局部坐标到世界坐标的变换矩阵应用至物理物体上，但是请注意缩放变换不起作用。
完成这一步后，我们来看最后一步，指定业务逻辑端Node 与物理引擎端坐标变换的同步关系。物理引擎在游戏运行时，是一个相对独立的一个系统。我们可以将当前Node的变换传递给物理系统内，同时，我们也可以将进行物理模拟后的变换设到Node中。通常来讲，在设好物体初始的变换后，我们一般不直接对其进行干预，所以这里我们设置为：
sprite->setSyncFlag(Physics3DComponent::PhysicsSyncFlag::PHYSICS_TO_NODE);
如果一个物体在物理世界中是静态的，那么没有必要在从物理系统里接受它的变化了，我们可以直接简单的将其设置为：
sprite->setSyncFlag(Physics3DComponent::PhysicsSyncFlag::NONE);
例子：射击方块
现在，我们使用刚才所说的一些创建刚体的方法，来制作一个通过触摸来射击出带物理效果的方块的小例子：
创建地面
首先，我们先创建一个地面，这个地面是一个静态的刚体，为了确保其静止，我们将其的质量设为零，这样的话，地面就不会下沉，且当射击出的方块击中了地面后，地面因为受到的冲量为零而不会被弹走：
Physics3DRigidBodyDesrbDes;
rbDes.mass= 0.0f;
rbDes.shape= Physics3DShape::createBox(Vec3(60.0f, 1.0f, 60.0f));
autofloor= PhysicsSprite3D::create("Sprite3DTest/box.c3t", &rbDes);
floor->setTexture("Sprite3DTest/plane.png");
floor->setScaleX(60);
floor->setScaleZ(60);
this->addChild(floor);
floor->setCameraMask((unsignedshort)CameraFlag::USER1);
floor->syncToNode();
//static object sync is not needed
floor->setSyncFlag(Physics3DComponent::PhysicsSyncFlag::NONE);
射击方块的实现
现在我们来看如何射击方块，射击方块的大体思路是将视口坐标系下的一个点（即触摸的坐标）经过视图变换->投影变换->视口变换的逆变换后，通过获得的在世界坐标系下的坐标点构造出一条射线，然后创建一个刚体，让其从相机位置为起始，朝着射线方向移动。
首先我们先构造出这条射线，Camera::unproject方法就提供了做上述逆变换的能力。：
autolocation= touches[0]->getLocationInView();
Vec3nearP(location.x,location.y,-1.0f), farP(location.x,location.y,1.0f);
nearP= _camera->unproject(nearP);
farP= _camera->unproject(farP);
Vec3dir(farP- nearP);接着，我们创建一个方块的刚体：
Physics3DRigidBodyDesrbDes;
Vec3linearVel= des- _camera->getPosition3D();
linearVel.normalize();
linearVel*= 100.0f;
rbDes.originalTransform.translate(_camera->getPosition3D());
rbDes.mass= 1.f;
rbDes.shape= Physics3DShape::createBox(Vec3(0.5f, 0.5f, 0.5f));
autosprite= PhysicsSprite3D::create("Sprite3DTest/box.c3t", &rbDes);
sprite->setTexture("Images/Icon.png");
autorigidBody= static_cast<Physics3DRigidBody*>(sprite->getPhysicsObj());
rigidBody->setLinearFactor(Vec3::ONE);
rigidBody->setLinearVelocity(linearVel);
rigidBody->setCcdMotionThreshold(0.5f);
rigidBody->setCcdSweptSphereRadius(0.4f);在这里创建和上面不同之处在于，对于刚体的描述结构来说，它设置了初始位置，这个位置在相机的那个地方，其次，我们根据射线的方向计算出了一个线速度。我们就是通过该速度让方块射出去的。
rigidBody->setCcdMotionThreshold(0.5f);
rigidBody->setCcdSweptSphereRadius(0.4f);后两句话比较有意思，首先这两个函数标签中的“Ccd”代表着的是continuous collisiondetection，即所谓的连续碰撞检测。在一般物体的碰撞检测中，我们只要判断当前时刻下，两个物体A，B是否相交就够了。可是在一些高速运动的物体里，比方说子弹，因为其速度足够快，所以在某一时刻检测它与其他物体并未发生相交，很可能是因为速度太快，而穿透过去了，如下图所示：
因此我们必须要使用连续碰撞检测来避免这种状况的发生，但是CCD算法实现效率较一般的碰撞检测算法来说比较低，所以我们不可能给每一个物体、在任意时刻都使用CCD来进行碰撞检测，setCcdMotionThreshold与setCcdSweptSphereRadius实际上就是分别指定了CCD发生的速度阈值以及用于连续碰撞检测算法时扫过的球半径。通常来说，对于一般的物理物体我们不需要对其进行特殊设置，只需要对子弹这种高速运动物体进行设置就已经足够了。
以下是实际截图：