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bajdcc
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Description

简单的2D物理引擎(CMake,OpenGL)

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clib2d(C++ 2D物理引擎)

已整合Qt:Qlib2d

apollonia的基础上,结合先前的C# 2D物理引擎,从零开始打造一个简单的2D物理引擎。

目前已经完成基本功能,目前正整合cliblisp

整合cliblisp进度:

  1. 按键盘数字7自动运行情景一脚本:
    box #(pos 0.5d 0.5d) #(size 0.4d 0.5d) #(mass 1d)
    创建一个矩形物体(#号替换为反引号)

介绍

先前所做C#版本的PhysicsEngine代码翻译自JS物理引擎matter.js

本次借鉴OpenGL工程apollonia,两者取长补短。

代码为CMake跨平台,需要使用库:

  • freeglut
  • opengl32
  • glu32
  • ~~glm(已移除)~~

Win7上使用CLion+MinGW编译没有问题,Linux、MacOS系统下暂未尝试,64位系统需要“-m32”编译。

先前立下雄心壮志制作简单的2D物理引擎(零),如今在一点点实现中~


使用

  • 键盘数字1到7:切换经典场景
  • WASD:给所有物体分别添加四个方向的力
  • QE:给所有物体添加旋转
  • G:切换重力
  • 空格/鼠标离开:暂停

计划

进度与注释:

  • [x] 第一部分已完成
  • [x] 第二部分已完成
  • [x] 第三部分已完成,单文件共1537行代码
  • [x] 第四部分已完成,实现圆与多边形的碰撞,单文件共2069行代码
  • [x] 第五部分进行中,用cliblisp作控制台语言,拆分代码,不再是单文件,长期更新

分阶段最小化原则添加代码,功能由简到繁。前期的代码99%引自apollonia(为第一时间可以运行),后面会从头开始写。

文章发表在知乎专栏:学习C++

目录(暂定):

  1. [x] 【c1p1】使用OpenGL搭建基本框架
  2. [x] 【c1p2】工厂模式,渲染第一个polygon body矩形物体
  3. [x] 【c1p3】时钟同步,给物体添加重力gravity
  4. [x] 【c1p2】绘制物体的受力force及速度向量velocity
  5. [x] 【c1p2】给物体添加旋转rotate
  6. [x] 【c1p3】求几何凸多边形的centroid重心和inertia转动惯量(刚体的数据结构)
  7. [x] 【c1p3】给物体添加线冲量和角冲量
  8. [x] 【c2p1】collision detection 碰撞检测
    1. [x] 【c2p1】AABB方法(仅限矩形)及SAT方法(仅限凸包)
    2. [x] 【c2p2】计算压力作用点(仅限两个以下)位置(及绘制),多边形裁剪
    3. [x] 【c2p3】计算压力方向
    4. [x] 【c2p3】实现摩擦力friction
    5. [x] 【c2p3】设置弹性碰撞系数bias
    6. [x] 【c2p3】碰撞检测的动态更新vector
    7. [x] 【c2p3】休眠状态的实现
  9. [x] 【c3p1】joint 关节(铰链)的实现
    1. [x] 【c3p1】关节的数据结构
    2. [x] 【c3p1】关节的受力分析
  10. [x] 实现几种基本场景(分别按键盘上的数字1-7)
    1. [x] 【c2p3】三角形
    2. [x] 【c2p3】金字塔
    3. [x] 【c2p3】方块堆叠
    4. [x] 【c3p1】牛顿摆(可测试完全弹性碰撞)
    5. [x] 【c3p1】铰链(测试关节joint结构)
    6. [x] 【c4p2】圆与多边形金字塔(测试圆的碰撞)
    7. [x] 【c5p2】测试cliblisp控制接口
  11. [ ] 实现其他特性
    1. [x] 【c4p1】添加圆物体
    2. [x] 【c4p2】碰撞检测(多边形与圆)
    3. [x] 【c4p2】碰撞检测(圆与圆)
  12. [ ] 算法测试(有空做)
    1. [ ] 遗传算法
    2. [ ] 神经网络
    3. [ ] 流体力学
  13. [ ] 整合cliblisp胶水语言
    1. [x] 【c5p1】整合代码
    2. [x] 【c5p2】编码添加物体
    3. [ ] 控制台添加物体

改进

想到的如下优化:

  1. [x] 物体休眠,优化碰撞检测
  2. [x] 修正碰撞点,添加弹力碰撞系数

改进了一些问题:

  • [x] ~~拖动窗口导致的问题~~
  • [x] ~~标题位置随分辨率不一致的问题~~
  • [x] 将圆的碰撞实现转化为多边形的实现,解决碰撞问题

目前遇到的问题:

  • [x] ~~碰撞机制存在问题~~
  • [x] ~~圆与多边形的碰撞检测存在问题~~
  • [x] ~~圆粘住边界的问题~~,~~圆无法弹跳~~,~~牛顿摆的问题~~
  • [x] ~~圆的摩擦力问题~~

文章

物理引擎系列:

LISP系列:

截图

joint

参考

  1. apollonia
  2. matter.js
  3. PhysicsEngine
  4. OpenGL
  5. GLUT
  6. Box2D
  7. Chipmunk2D
  8. cliblisp

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