Processing项目实践——水雾成像（1）
实现
- Box2D物理库的boundary设置轮廓
- Particle System 模拟流体质感
- 群集算法做流体的运动特效
Part One；Box2D物理引擎
关于Box2D物理库
box2D对像素是屏蔽的，在processing中将像素转换为box2D的实体
基本要素
world：Box2D的运行环境。在setup里构建。world是经典的笛卡尔坐标系，角度而这恰好相反，
**body：**相当于p5中的图形，自带location，velocity，accelerate等物理特性，无形状特征。（inner attribution）
shape：几何属性，形状可以自绘制，原理和processing中的beginShape类似，
shape的作用不单单是外表呈现，也是碰撞检测的计算关键
这里一个实践技巧是逆时针将vertex存在数组中。（outside attribution）
**fixture：**固定器，用来将shape适配于相对的body
**joint：**关节，用用来构建body之间的连接关系，常用于骨骼系统的构建（attraction，repel等），其joint方式有三种：
同样的，利用joint的特性，可以拼凑形状， 也可以物理特性（如弹簧，旋转）
**vec2：**相当于PVector，用法一样，个别语法不同，多用于像素世界和物理世界的标定和追踪
1)语法区别：
Vec2 a=new PVector(1,2);
Vec2 b=new PVector(2,3);
//1.static add
a.add(b);
//2.dynamic add
a.addLocal(b); //⚠️
//3 mag==>length
//4 mult==>multLocal
2) coorPixelsToWorld(x,y) 函数来标定坐标
代码框架
import shiffman.box2d.*;
import org.jbox2d.collision.shapes.*;
import org.jbox2d.common.*;
import org.jbox2d.dynamics.*;
import org.jbox2d.dynamics.joints.*;
import org.jbox2d.dynamics.contacts.*;
// A declaration to box2d world
Box2DProcessing box2d;
// A list we'll use to track fixed objects
ArrayList<Boundary> boundaries;
ArrayList<Box> boxes;//particle basket
void setup() {
....
//创建世界
box2d = new Box2DProcessing(this);
box2d.createWorld();
box2d.setGravity(0, -20);//设置重力库，不设置有默认，-20是重力的映射值垂直向下，因此水平为0，垂直为-；
// Create ArrayLists
boxes = new ArrayList<Box>();
boundaries = new ArrayList<Boundary>();
// Add a bunch of fixed boundaries
boundaries.add(new Boundary(width/4,height-5,width/2-50,10));//
...
}
void draw() {
...
box2d.step();//step is very very important！！
...
}
Implementation
1）不同环境的坐标转换–》World changes!!
格式：What-Who-To-Who
What：coord 坐标
scalar尺寸
Who：Pixels：画图的时候专程pixels坐标，在draw中转
World：在物理仿真的时候转world ，在setup中转
eg：
void setup(){
....
Vec worldloc=box2d.coorPixelsToWorld(mouseX,mouseY);
....
}
在setup中正常创建像素对象和变量，并将位置长度等信息转换为world坐标
在draw中，要将物理坐标再转成像素坐标再去画图
- create an entity in box2D
在Box2D中，entity=body （fixture[+]）shape ，其实质是先创建元素，再组合作用
- 每个元素的创建流程是相同的
-
定义whatDef()
-
配置定义体的参数Whatname.attribute.set()；
-
设置类型
-
创建 createWhat（），注意创建的时候是Body 对象
-
对象的初始化，可以设置对象的一些基本参数如速度，等objectName.setAttribution();
其中第一部分是对定义体的定义，相当于对家族的定义
第4部分是对具体对象的创建，和各个对象的参数设置，这个机制使得一个家族可以创建多个对象，注意其参数配置的语法区别；
BodyDef bd=new BodyDef();//Def和create是两个声明
bd.type=BodyType.DYNNAMIC;
bd.position.set(center);//center 必须是经过坐标系转换的一个向量
Body body=box2d.createBody(bd);
body.setLinearVelocity(new Vec2(2,3));
Body issues
- 属性的设置包括：
position:position.set
rotation: fixedRotation
damping阻尼：linearDamping/ angularDamping
bullut=true ； //子弹效果适用于快速运动的物体，设置bullet保证物体之间的碰撞检测，而不是直接穿过
-
body类型：
- STATIC：固定的，一般用于设置场景和Boundary
- DYNAMIC:运动和碰撞，用的比较多
- KINEMATIC：适合手动控制的对象，只能碰撞动态物体
-
body属性的获取
-
坐标获取： box2d.getBodyPixelCoord(body);
-
角度的获取：body.getAngel();
一般获取完坐标后我门直接放进matrix里，以body的坐标为中心进行变化
-
pushMatrix();
translate(pos.x,pos.y);
rotate(-a);//角度相反；
...//正常画图
popMatrix();//matrix保证了物体的旋转和运动不冲突
- body的清楚
- box2D.destroyBody(body);
Shape issues
形状的设置和body略有不同
PolygonShape ps=new PolygonShape();//形状类有很多
ps.setAsBox(boxw,boxh);//注意boxw和boxh要通过scalarPixelsToWorld转换
shape class
- PolygonShape，参数为w和h，用setAsBox传
- CircleShape，参数是半径 ，cs.m_radians(box2d.scalearPixelsToWorld®;
- ChainShape，chain可以画曲线
- chain和beginShape类似，可以用vertex数组构造
- chainshape只能画Convex，如果还concave，用convex拼接
chain.createChain(vertexs,vertexs.length);//vertexs是顶点的逆时针存储数组，注意这里的顶点坐标要求是转化过的物理坐标
- 多个图形拼接，要设置偏移量否则都会以body的center为中心，offset的函数是m_p.set(offset.x,offset.y);
fixture issues
- 定义
- 绑定 （形状）
- 属性设置（这里的属性都是针对的物理身体,可以不设置）
- 通过body对象创建固定器（createFixture(ps,1),ps,1是密度值）
FixtureDef fd=new FixtureDef();
fd.shape =ps;// 绑定物理身体
body.createFixture(fd);//body.createFixture(ps,1)
固定器的属性包括：
摩擦系数friction
弹性 restitution
密度 density
joints issues
一般是物体间的运动绑定，绑定的连接点是body的中心，也就是锚点，因此在绑定对象的时候保证在类内创建了body
根据绑定指标，分为三种joints：
-
distance joints:
- frequencyHz （频率设置的范围是1-5，表示震荡频率）
- dampingRatio（阻尼的范围是0-1）
-
revolute joints：
- enablemoter是自动旋转，/boolean
- motorSpeed= float
- setMotorTorque= float
- rjd.enableLimit = true;
- rjd.lowerAngle = -PI/8;
- rjd.upperAngle = PI/8;
最简单的revolute joints 可以联想风车
-
mouse joints
mousejoints比较简单，将转换后的鼠标坐标设置为target即可
MouseJoint.setTarget(box2d.coordPixelsToWorld(mouseX,mouseY));
先定义=》在创建=〉在配置
DistanceJointDef djd = new DistanceJointDef(); //定义
djd.bodyA = p1.body;
djd.bodyB = p2.body; //保证p1和p2这两个实例所对应的对象类内有body构建，.body自动锁定锚点
djd.length = box2d.scalarPixelsToWorld(len); //
djd.frequencyHz = 0;
//创建joints对象
DistanceJoint dj = (DistanceJoint) box2d.world.createJoint(djd); //这里类型转化符号内参数可换，其他类型的Joints操作相同
Joints不一定需要画出来
Conclude all the steps
- Define a body using a BodyDef object (set any properties, such as location). 2. Create the Body object from the body definition.
- Define a Shape object using PolygonShape, CircleShape, or any other shape class.
- Define a fixture using FixtureDef and assign the fixture a shape (set any properties, such as friction, density, and restitution).
- Attach the shape to the body. BodyDef
Box2D和Particle System结合要点
1）在setup中引库和定义
2）在Particle的类的构造函数中进行实体的创建部分
3）类体的display函数转坐标并画图
