九天雁翎的博客
如果你想在软件业获得成功,就使用你知道的最强大的语言,用它解决你知道的最难的问题,并且等待竞争对手的经理做出自甘平庸的选择。 -- Paul Graham

Bullet物理引擎不完全指南(Bullet Physics Engine not complete Guide)

write by 九天雁翎(JTianLing) -- www.jtianling.com

讨论新闻组及文件

前言

    Bullet据称为游戏世界占有率为第三的物理引擎,也是前几大引擎目前唯一能够找到的支持iPhone,开源,免费(Zlib协议,非常自由,且商业免费)的物理引擎,但是文档资料并不是很好,Demo虽然多,但是主要出于特性测试/展示的目的,会让初学者无从看起,一头雾水。我刚学习Bullet的时候困于没有好的文档及资料,非常没有头绪,折腾了很久,所以就发挥没有就创造的精神,写作及整理此文,(以整理资料为主,自己写 为辅)希望大家在学习Bullet的时候不要再像我开始一样没有头绪。因为我实在没有精力去完成一个包含Bullet方方面面的完全指南,所以本文只能是不完全版本,这个就请大家谅解了,但是期望能够真正的完成一个简单的由浅入深的教程,并提供尽量详尽的额外信息链接,只能说让初学者比看官方的WIKI和Demo效果更好,大家有好的信息和资料而本文没有包含的,也请告诉我,我可以在新版中添加进来。因为我学习Bullet的时间也比较短,有不对的地方请高人指点。

    前段时间简单的学习了一下Bullet,牵涉到图形部分的时候主要都是研究Bullet与Ogre的结合,所以使用了OgreBullet这个Ogre的Addon,其实真正的学习当然还是直接利用Bullet本身附带的简单的debug OpenGL绘制就好了。本文就完全以Bullet本身的Debug功能来学习,虽然简陋,但是可以排除干扰,专注于bullet。也许除了本文,会有个额外的文章,稍微研究下Ogre与Bullet的整合和分析一下OgreBullet的源码。

   

Bullet介绍

    Bullet的主页
。最新版本在这里下载
。简单的中文介绍见百度百科
。一些也许可以促使你选择Bullet的小故事在以前的文章中有提及,参考这里
的开头--为什么选择Bullet。很遗憾的是前几天看到的一篇很详细的bullet中文介绍找不到了,将来也许补上。

安装

    Bullet作为一款开源物理引擎,你可以选择作者编译好的SDK
,或者直接从源码编译自己的版本(Windows版本自带VS工程)。得益于CMake,在其他平台从源码自己编译也非常简单,参考这里
。iPhone版本的话参考这里
。想要更详细点的图文教程可以参考Creating_a_project_from_scratch

Hello World Application

    在学习之前,没有接触过物理引擎的可以参考一下这个术语表

    这里
有个较为详细的教程。也包含在Bullet本身的一个名叫 AppHelloWorld 的Demo中。(注释也很详细,但是和WIKI上的版本略有不同)可以大概的对Bullet有个感觉。

    其实Bullet与Ogre走的一条路线,为了灵活,增加了很多使用的复杂性。(真怀念Box2D和Irrlicht的简单啊)其实即使希望通过strategy模式来增加灵活度,让用户可以自由的选择各类算法和解决方案,但是我还是感觉首先提供默认解决方案,用户需要不同方案的时候通过Set方式改变(甚至也可以new的时候修改)但是大牛们研究这些东西那么透,总是会觉得这个世界上不存在默认方案。。。。。因为没有方案是最优的,是适合大多数情况的,所以导致Bullet的HelloWorld程序源代码都已经超过100行。。。。。。。。。。-_-!发了点牢骚。。。。。

    通过HelloWorld程序,我们大概可以知道一些东西,比如建立一个Bullet物理世界的步骤,比如Bullet的类以bt(变态-_-!)开头,比如Bullet与Box2D这样的2D物理引擎一样,专注于数据的计算,本身没有图形输出,比如创建一个物理实体的时候也有shape的概念,然后通过一个结构作为参数(BodyConstructionInfo)来创建真实的物体,大概的熟悉一下就好,具体的细节还不懂,没有关系,一步一步来。

    另外,建议趁这个机会,确定自己机器使用Bullet的环境,特别是Win32下,我的使用方法是,利用BULLET_HOME环境变量指明Bullet安装的位置,BULLTE_LIBS指明最后编译完的静态库的位置,工程中利用这两个环境变量来确定位置。(这种用法很适合屏蔽各机器的环境不同)最后的Hello World工程见https://bullet-sample.jtianling.googlecode.com/hg/中的Bullet-HelloWorld。

    请确保该Hello World程序能够运行(无论是你自己的还是用我的)然后才继续下面的内容。

让你坐在司机的位置上

    该怎么学习的问题,向来都是各执一词,有人认为该从最基础的学起,就像建房子一样打好地基,有人会更加推崇自上而下的学习(Top-Down Approach),我属于后一派,能先写有用的可以摸到的程序,然后一层一层的向下学习,这样会更加有趣味性,并且学习曲线也会更加平缓,假如你是前一派,那么推荐你先看完Bullet的User Manual,然后是Bullet所有的Tutorial Articles
,然后再自己一个一个看Demo。

    在Hello World的例子中你已经可以看到文本数据的输出,能够看到球/Box的落下了,但是很明显太不直观了,得益于Bullet良好的debug输出支持,我们要先能直观的通过图形看到球的落下!先坐在司机的位置上才能学会开车^^你也不至于被乏味的汽车/交通理论闷死。

    Bullet像Ogre一样,提供了一个DemoApplication类,方便我们学习,我们先看看Bullet的DemoApplication是怎么样的。先看看Bullet自己提供的AppBasicDemo这个Demo。忽略那些作者用#if 0关闭的内容和hashmap的测试内容,看看DemoApplication的用法。

首先是BasicDemo类,从class BasicDemo : public PlatformDemoApplication可以看到,DemoApplication是给你继承使用的,这里的PlatformDemoApplication实际是GlutDemoApplication。(Win32那个作者好像只是预留的)

怎么去实现这个类先放一边,看看整个类的使用:

    GLDebugDrawer    gDebugDrawer;

    BasicDemo ccdDemo;

    ccdDemo.initPhysics();

    ccdDemo.getDynamicsWorld()->setDebugDrawer(&gDebugDrawer);

    glutmain(argc, argv,640,480,"Bullet Physics Demo. http://bulletphysics.com",&ccdDemo);

实际就这5句,很简单,构造debug,BasicDemo,调用initPhysics函数,设定debug,调用glutmain这个函数,参数也一目了然。这里就不看了。看实现一个有用的DemoApplication的过程。

    大概看看DemoApplication这个基类和GlutDemoApplication知道必须要实现的两个纯虚函数是

virtual    void initPhysics() = 0;

virtual void clientMoveAndDisplay() = 0;

看BasicDemo的实现后,知道还需要实现displayCallback这个现实回调,基本上就没有其他东西了,理解起来也还算容易。

initPhysics的部分,一看就知道,与HelloWorld中过程几乎一致,也就是实际构建物理世界的过程。只是多了   

setTexturing(true);

setShadows(true);

setCameraDistance(btScalar(SCALING*50.));

这三个与显示有关的东西(其实这些代码放到myinit中去也可以,毕竟与物理无关)

最后还多了个clientResetScene的调用,我们知道这个过程就好,具体函数的实现先不管。

clientMoveAndDisplay和displayCallback部分

其实非常简单,几乎可以直接放到glutExampleApplication中去。(事实上不从灵活性考虑,我觉得放到glutExampleApplication中更好)

原来的程序有些代码重复,其实只要下列代码就够了:(一般的程序也不需要修改)
void
 BasicDemo::clientMoveAndDisplay()

{

    //simple dynamics world doesn't handle fixed-time-stepping

    float
 ms = getDeltaTimeMicroseconds();

    

    ///step the simulation

    if
 (m_dynamicsWorld)

    {

        m_dynamicsWorld->stepSimulation(ms / 1000000.f
);

    }

        

    displayCallback();

}

void
 BasicDemo::displayCallback(void
) {

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    

    renderme();

    //optional but useful: debug drawing to detect problems

    if
 (m_dynamicsWorld)

        m_dynamicsWorld->debugDrawWorld();

    glFlush();

    swapBuffers();

}

运行该程序能够看到中间一个很多Box堆起来的大方块,点击鼠标右键还能发射一个方块出去。

了解这个Demo以后,我们就可以直接来用Bullet构建我们自己的物理世界了,暂时不用考虑图形的问题,甚至不用知道Bullet使用GLUT
作为debug图形的输出,GLUI
做界面,都不用知道,只需要知道上面demoApplication的使用和在initPhysics函数中完成构建物理世界的代码。另外,你愿意的话,也可以先看看exitPhysics的内容,用于分配资源的释放,作为C++程序,一开始就关注资源的释放问题是个好习惯。虽然对于我们这样简单的demo程序来说是无所谓的。

看过上面Demo后,也许你已经有些了解,也许你还是一头雾水,不管怎么样,Bullet的Demo毕竟还是别人的东西,现在,从零开始,构建一个HelloWorld程序描述的世界。先自己尝试一下!假如你成功了,那么直接跳过一下的内容,失败了,再回头了看看,提醒你步骤:

1.继承DemoApplication,拷贝上面clientMoveAndDisplay和displayCallback部分的代码,实现这两个函数。

2.在initPhysics函数中完成构建物理世界的代码。(构建过程参考HelloWorld)

3.Main中的使用代码:

    GLDebugDrawer    gDebugDrawer;

    BasicDemo ccdDemo;

    ccdDemo.initPhysics();

    ccdDemo.getDynamicsWorld()->setDebugDrawer(&gDebugDrawer);

    glutmain(argc, argv,640,480,"Bullet Physics Demo. http://bulletphysics.com",&ccdDemo);

4.注意工程需要多包含$(BULLET_HOME)/Demos/OpenGL的头文件目录

和库:

$(BULLET_HOME)/Glut/glut32.lib

opengl32.lib

glu32.lib

麻烦点的是glut是个动态库,你需要将dll文件拷贝到你工程的运行目录。

现在应该成功了吧?

我实现的工程见https://bullet-sample.jtianling.googlecode.com/hg/中的Bullet-WithGL。

于是乎,现在你已经可以看到Hello World中那个不曾显示的电脑凭空现象的球了。大概是下面这个样子滴:(因为现在Google Docs写完文章后很久就不能够直接post到CSDN的博客中去了,所以每次写完文章后都得到新建文章中去复制粘贴,图片还需要重新上传然后插入,非常麻烦,所以最近的文章都尽量的减少了图片的使用,见谅。其实说来,只有看热闹的人才需要截图,真的看教程的人估计自己的程序都已经运行起来了,也没有必要看我的截图了)


到目前为止,你已经有了可以自己happy一下的程序了,你可以立即深入的学习,去研究ExampleApplication的源代码,去了解Bullet是怎么与图形交互的,但是在这个之前,特别是对于以前没有使用过其他物理引擎的人,先多在这个图形版的HelloWorld的程序的基础上玩玩,比如现在球很明显没有弹性,调整一下反弹的系数看看,比如多生成几个球,比如加上速度,演示两个球的碰撞,比如因为现在没有设置debugmode,所以实际没有debug信息输出,尝试输出aabb等debug信息,有助于进一步学习。有了图形,就有了丰富的世界,先对Bullet的各个概念先熟悉一下(特别是btRigidBodyConstructionInfo中的各个变量,还有各个shape)然后再前进吧。事实上,得益于ExampleApplication,现在甚至可以用鼠标左键拖拽物理,右键发射箱子的功能也还在,还能按左右键调整camera。(其实还有一堆功能,自己尝试一下吧)因为比较简单,在本教程中不会再有关于这些基础信息的内容,只能自己去找资料或者尝试了。其实就我使用物理引擎的经验,学习并使用一款物理引擎并不会太难,最麻烦的地方在于后期游戏中各个参数的调整,尽量使游戏的效果变得真实,自然,或者达到你想要的效果,这种调整很多时候需要靠你自己的感觉,而这个感觉的建立,那就是多多尝试一个物理引擎中的在各个参数下呈现的不同效果了,这种感觉的建立,经验的获得,不是任何教程,文档或者演示程序能够给你的。

比如,下面是Bullet支持的5种基本物体形状:


其实上面的内容是最关键的,此时学开车的你已经在司机的位置了,学游泳的你已经在水里了,剩下的Bullet相关的内容虽然还有很多,但是其实已经完全可以自己独立折腾了,因为每个折腾的成果你都已经能够实时的看到,能够很哈皮的去折腾了。

与显示的整合,MotionState

    一个只有数据运算的物理引擎,一般而言只能为显示引擎提供数据,这就牵涉到与图形引擎整合的问题,像Box2D这样的物理引擎就是直接需要直接向各个物理实体去查询位置,然后更新显示,这种方式虽然简单,但是我感觉非常不好,因为难免在update中去更新这种东西,导致游戏逻辑部分需要处理物理引擎+图形引擎两部分的内容。(可以参考Box2D与Cocos2D for iPhone的整合)而且,对于完全没有移动的物体也会进行一次查询和移动操作。(即使优化,对不移动物体也是进行了两次查询)

    Bullet为了解决此问题,提供了新的解决方案,MotionState。其实就是当活动物体状态改变时提供一种回调,而且就Bullet的文档中说明,此种回调还带有适当的插值以优化显示。通过这种方法,在MotionState部分就已经可以完成显示的更新,不用再需要在update中添加这种更新的代码。而且,注意,仅仅对活动物体状态改变时才会进行回调,这样完全避免了不活动物体的性能损失。

    首先看看ExampleApplication中是怎么利用default的MotionState来显示上面的图形的,然后再看看复杂点的例子,与Ogre的整合。

先看看回调接口:

///The btMotionState interface class allows the dynamics world to synchronize and interpolate the updated world transforms with graphics

///For optimizations, potentially only moving objects get synchronized (using setWorldPosition/setWorldOrientation)

class
   btMotionState

{

    public
:

        

        virtual
 ~btMotionState()

        {

            

        }

        

        virtual
 void
  getWorldTransform(btTransform& worldTrans ) const
 =0
;

        //Bullet only calls the update of worldtransform for active objects

        virtual
 void
  setWorldTransform(const
 btTransform& worldTrans)=0
;

        

    

};

很简单,一个get接口,用于bullet获取物体的初始状态,一个set接口,用于活动物体位置改变时调用以设置新的状态。

下面看看btDefaultMotionState这个bullet中带的默认的MotionState类。

///The btDefaultMotionState provides a common implementation to synchronize world transforms with offsets.

struct
  btDefaultMotionState : public
 btMotionState

{

    btTransform m_graphicsWorldTrans;

    btTransform m_centerOfMassOffset;

    btTransform m_startWorldTrans;

    void
*      m_userPointer;

    btDefaultMotionState(const
 btTransform& startTrans = btTransform::getIdentity(),const
 btTransform& centerOfMassOffset = btTransform::getIdentity())

        : m_graphicsWorldTrans(startTrans),

        m_centerOfMassOffset(centerOfMassOffset),

        m_startWorldTrans(startTrans),

        m_userPointer(0
)

    {

    }

    ///synchronizes world transform from user to physics

    virtual
 void
   getWorldTransform(btTransform& centerOfMassWorldTrans ) const
 

    {

            centerOfMassWorldTrans =    m_centerOfMassOffset.inverse() * m_graphicsWorldTrans ;

    }

    ///synchronizes world transform from physics to user

    ///Bullet only calls the update of worldtransform for active objects

    virtual
 void
   setWorldTransform(const
 btTransform& centerOfMassWorldTrans)

    {

            m_graphicsWorldTrans = centerOfMassWorldTrans * m_centerOfMassOffset ;

    }

};

这个默认的MotionState实现了这两个接口,但是还引入了质心
(center Of Mass应该是指质心
吧)的概念,与外部交互时,以质心位置表示实际物体所在位置。

在一般rigitBody的构造函数中可以看到下列代码:

    if
 (m_optionalMotionState)

    {

        m_optionalMotionState->getWorldTransform(m_worldTransform);

    } else

    {

        m_worldTransform = constructionInfo.m_startWorldTransform;

    }

这就是get函数的使用,也就是决定物体初始坐标的函数回调。

set函数的回调如下:

void
    btDiscreteDynamicsWorld::synchronizeSingleMotionState(btRigidBody* body)

{

    btAssert(body);

    if
 (body->getMotionState() && !body->isStaticOrKinematicObject())

    {

        //we need to call the update at least once, even for sleeping objects

        //otherwise the 'graphics' transform never updates properly

        ///@todo: add 'dirty' flag

        //if (body->getActivationState() != ISLAND_SLEEPING)

        {

            btTransform interpolatedTransform;

            btTransformUtil::integrateTransform(body->getInterpolationWorldTransform(),

                body->getInterpolationLinearVelocity(),body->getInterpolationAngularVelocity(),m_localTime*body->getHitFraction(),interpolatedTransform);

            body->getMotionState()->setWorldTransform(interpolatedTransform);

        }

    }

}

也就是同步状态的时候调用。此过程发生在调用bullet的btDynamicsWorld::stepSimulation函数调用时。

然后可以参考DemoApplication的DemoApplication::renderscene(int pass)函数:

    btScalar    m[16
];

    btMatrix3x3 rot;rot.setIdentity();

    const
 int
  numObjects=m_dynamicsWorld->getNumCollisionObjects();

    btVector3 wireColor(1
,0
,0
);

    for
(int
 i=0
;i<numObjects;i++)

    {

        btCollisionObject*  colObj=m_dynamicsWorld->getCollisionObjectArray()[i];

        btRigidBody*        body=btRigidBody::upcast(colObj);

        if
(body&&body->getMotionState())

        {

            btDefaultMotionState* myMotionState = (btDefaultMotionState*)body->getMotionState();

            myMotionState->m_graphicsWorldTrans.getOpenGLMatrix(m);

            rot=myMotionState->m_graphicsWorldTrans.getBasis();

        }

    }

}

实际也就是再通过获取motionState然后获取到图形的位置了,这种defaultMotion的使用就类似Box2D中的使用了。

既然是回调,那么就可以让函数不仅仅做赋值那么简单的事情,回头来再做一次轮询全部物体的查询,官网的WIKI中为Ogre编写的MotionState就比较合乎推荐的MotionState用法,代码如下:

lass MyMotionState : public
 btMotionState {
public
:

    MyMotionState(const
 btTransform &initialpos, Ogre::SceneNode *node) {

        mVisibleobj = node;

        mPos1 = initialpos;

    }

    virtual
 ~MyMotionState() {

    }

    void
 setNode(Ogre::SceneNode *node) {

        mVisibleobj = node;

    }

    virtual
 void
 getWorldTransform(btTransform &worldTrans) const
 {

        worldTrans = mPos1;

    }

    virtual
 void
 setWorldTransform(const
 btTransform &worldTrans) {

        if
(NULL
 == mVisibleobj) return
; // silently return before we set a node

        btQuaternion rot = worldTrans.getRotation();

        mVisibleobj->setOrientation(rot.w(), rot.x(), rot.y(), rot.z());

        btVector3 pos = worldTrans.getOrigin();

        mVisibleobj->setPosition(pos.x(), pos.y(), pos.z());

    }

protected
:

    Ogre::SceneNode *mVisibleobj;

    btTransform mPos1;

};

注意,这里的使用直接在set回调中直接设置了物体的位置。如此使用MotionState后,update只需要关心逻辑即可,不用再去手动查询物体的位置,然后更新物体的位置并刷新显示。

碰撞检测

    物理引擎不仅仅包括模拟真实物理实现的一些运动,碰撞,应该还提供方式供检测碰撞情况,bullet也不例外。

    AppCollisionInterfaceDemo展示了怎么直接通过btCollisionWorld来检测碰撞而不模拟物理。

而官方的WIKI对于碰撞检测的描述也过于简单,只给下列的示例代码,但是却没有详细的解释。

    //Assume world->stepSimulation or world->performDiscreteCollisionDetection has been called

    int
 numManifolds = world->getDispatcher()->getNumManifolds();

    for
 (int
 i=0
;i<numManifolds;i++)

    {

        btPersistentManifold* contactManifold =  world->getDispatcher()->getManifoldByIndexInternal(i);

        btCollisionObject* obA = static_cast
<btCollisionObject*>(contactManifold->getBody0());

        btCollisionObject* obB = static_cast
<btCollisionObject*>(contactManifold->getBody1());

    

        int
 numContacts = contactManifold->getNumContacts();

        for
 (int
 j=0
;j<numContacts;j++)

        {

            btManifoldPoint& pt = contactManifold->getContactPoint(j);

            if
 (pt.getDistance()<0.f
)

            {

                const
 btVector3& ptA = pt.getPositionWorldOnA();

                const
 btVector3& ptB = pt.getPositionWorldOnB();

                const
 btVector3& normalOnB = pt.m_normalWorldOnB;

            }

        }

    }

以上代码的主要内容就是
int
 numManifolds = world->getDispatcher()->getNumManifolds();

btPersistentManifold* contactManifold =  world->getDispatcher()->getManifoldByIndexInternal(i);

两句。

    而btPersistentManifold类表示一个Manifold,其中包含了body0,body1表示Manifold的两个物体。

这里特别提及的是,Manifold并不直接表示碰撞,其真实的含义大概是重叠,在不同的情况下可能表示不同的含义,比如在Box2D中,手册的描述大概是(凭记忆)为了快速的检测碰撞,在2D中一般先经过AABB盒的检测过滤,而只有AABB盒重叠的才有可能碰撞,而Manifold在Box2D中就表示AABB盒重叠的两个物体,而我看Bullet有不同的Broadphase,在实际中,也重叠也应该会有不同的情况,因为我没有看源码,所以不能确定,但是,总而言之,可以理解Manifold为接近碰撞的情况。

所以无论在Box2D还是Bullet中,都有额外的表示碰撞的概念,那就是contact(接触)。上述示例代码:
int
 numContacts = contactManifold->getNumContacts();

就表示查看接触点的数量,假如接触点为0,那么自然表示两个物体接近于碰撞,而实际没有碰撞。而上述代码中的Distance的判断应该是防止误差,因为我输出了一个盒子和地面发生碰撞的全部过程的distance,发现绝大部分情况,只要有contact,那么距离就小于0,可是在一次盒子离开地面的过程中,distance还真有过一次0.00x的正值。。。。。。。

当你开始放心大胆的使用上述代码后,也许你总是用来模拟物体的其他效果,也许都不会有问题,直到某一天你希望在碰撞检测后删除掉发生碰撞的问题,你的程序crash了。。。。你却不知道为什么。用前面的demo来展示碰撞检测的方法,并且删除掉发生碰撞的物体。一般先写出的代码都会类似下面这样:

    int
 numManifolds = m_dynamicsWorld->getDispatcher()->getNumManifolds();

    for
 (int
 i=0
;i<numManifolds;i++)

    {

        btPersistentManifold* contactManifold =  m_dynamicsWorld->getDispatcher()->getManifoldByIndexInternal(i);

        btCollisionObject* obA = static_cast
<btCollisionObject*>(contactManifold->getBody0());

        btCollisionObject* obB = static_cast
<btCollisionObject*>(contactManifold->getBody1());

        int
 numContacts = contactManifold->getNumContacts();

        for
 (int
 j=0
;j<numContacts;j++)

        {

            btManifoldPoint& pt = contactManifold->getContactPoint(j);

            if
 (pt.getDistance()<0.f
)

            {

                RemoveObject(obA);

                RemoveObject(obB);

            }

        }

    }

但是上面这样的代码是有问题的,这在Box2D的文档中有详细描述,Bullet文档中没有描述,那就是obA和obB可能重复删除的问题(也就相当于删除同一个对象多次,自然crash)在本例中有两个问题会导致重复,很明显的一个,当两个物体多余一个Contact点的时候,在遍历Contacts点时会导致obA,obB重复删除。另外,稍微隐晦点的情况是,当一个物体与两个物体发生碰撞时,同一个物体也可能在不同的manifold中,所以,真正没有问题的代码是先记录所有的碰撞,然后消除重复,再然后删除
。这是Bullet文档中没有提到,WIKI中也没有说明的,初学者需要特别注意。。。。。。下面才是安全的代码:

    int
 numManifolds = m_dynamicsWorld->getDispatcher()->getNumManifolds();

    for
 (int
 i=0
;i<numManifolds;i++)

    {

        btPersistentManifold* contactManifold =  m_dynamicsWorld->getDispatcher()->getManifoldByIndexInternal(i);

        btCollisionObject* obA = static_cast
<btCollisionObject*>(contactManifold->getBody0());

        btCollisionObject* obB = static_cast
<btCollisionObject*>(contactManifold->getBody1());

        int
 numContacts = contactManifold->getNumContacts();

        for
 (int
 j=0
;j<numContacts;j++)

        {

            btManifoldPoint& pt = contactManifold->getContactPoint(j);

            if
 (pt.getDistance()<0.f
)

            {

                m_collisionObjects.push_back(obA);

                m_collisionObjects.push_back(obB);

            }

        }

    }

    m_collisionObjects.sort();

    m_collisionObjects.unique();

    for
 (CollisionObjects_t::iterator itr = m_collisionObjects.begin();

        itr != m_collisionObjects.end();

        ++itr) {

        RemoveObject(*itr);

    }

    m_collisionObjects.clear();

上述m_collisionObjects是std::list类型的成员变量。

碰撞过滤

    Bullet的wiki
提到了3个方法,这里只讲述最简单的mask(掩码)过滤方法。

    mask的使用相信大家基本都接触过,无非就是通过一个整数各个2进制位来表示一些bool值。比如Unix/Linux中文件权限的掩码。在bullet中的碰撞mask的使用非常简单,主要在addRigidBody时候指定。(需要注意的是,只有btDiscreteDynamicsWorld类才有这个函数,btDynamicsWorld并没有,所以demoApplication中的成员变量dynamicWorld不能直接使用。)

WIKI中的代码已经很能说明问题了:

#define BIT(x) (
1
<<(x))

enum
 collisiontypes {

    COL_NOTHING = 0
, //<Collide with nothing

    COL_SHIP = BIT(1
), //<Collide with ships

    COL_WALL = BIT(2
), //<Collide with walls

    COL_POWERUP = BIT(3
) //<Collide with powerups

}

int
 shipCollidesWith = COL_WALL;
int
 wallCollidesWith = COL_NOTHING;
int
 powerupCollidesWith = COL_SHIP | COL_WALL;

btRigidBody ship; // Set up the other ship stuff

btRigidBody wall; // Set up the other wall stuff

btRigidBody powerup; // Set up the other powerup stuff

mWorld->addRigidBody(ship, COL_SHIP, shipCollidesWith);

mWorld->addRigidBody(wall, COL_WALL, wallCollidesWith);

mWorld->addRigidBody(powerup, COL_POWERUP, powerupCollidesWith);

特别是那个#define BIT(x) (
1
<<(x))
宏用的很有意思。

不要特别注意的是,两个物体要发生碰撞,那么,两个物体的collidesWith参数必须要互相指定对方,假如A指定碰撞B,但是B没有指定碰撞A,那么还是没有碰撞。就上面的例子而言,虽然ship和powerup想要撞墙,但是墙不想撞它们,那么事实上,上面的例子就相当于过滤了所有墙的碰撞,其实仅仅只有ship和power的碰撞,这真所谓强扭的瓜不甜啊,等双方都情愿。

仿照上面的例子,假如你希望在碰撞检测的时候过滤掉地板,只让物体间发生碰撞然后删除物体,为demo添加下列代码:

#define BIT(x) (
1
<<(x))

    enum
 collisiontypes {

        COL_NOTHING = 0
, //<Collide with nothing

        COL_GROUND = BIT(1
), //<Collide with ships

        COL_OBJECTS = BIT(2
), //<Collide with walls

    };

    short
 GroundCollidesWith = COL_OBJECTS;

    short
 ObjectsCollidesWith = COL_GROUND;

但是当你将上述方法应用到demo中,想要过滤掉你想要的碰撞,你会发现碰撞检测的确是过滤掉了,同时过滤掉的还有碰撞,球直接传地板而过,掉进了无底的深渊。注意,这里的过滤是指碰撞过滤,而不是碰撞检测的过滤,假如希望实现碰撞检测的过滤,你可以在碰撞检测中直接进行。比如前面地板的例子,因为地板是静态物体,你可以通过调用rigidBody的isStaticObject来判断是否是地板,然后进行删除,就如下面的代码这样:

            if
 (pt.getDistance()<0.f
) {

                if
 (!obA->isStaticObject()) {

                    m_collisionObjects.push_back(obA);

                }

                if
 (!obB->isStaticObject()) {

                    m_collisionObjects.push_back(obB);

                }

            }

假如希望与地面碰撞并不删除物体,只有物体与物体的碰撞才删除物体,这也简单:

                if
 (!obA->isStaticObject() && !obB->isStaticObject()) {

                    m_collisionObjects.push_back(obA);

                    m_collisionObjects.push_back(obB);

至于更加复杂的情况,还可以借助于rigidBody的UserPointer,这在WIKI中没有提及,

    ///users can point to their objects, userPointer is not used by Bullet

    void
*  getUserPointer() const

    {

        return
 m_userObjectPointer;

    }

    

    ///users can point to their objects, userPointer is not used by Bullet

    void
   setUserPointer(void
* userPointer)

    {

        m_userObjectPointer = userPointer;

    }

但是就我的经验,这两个函数的作用是巨大的,你可以将你需要的一切都设置进去。。。。。。。。然后取出来,就上面的碰撞检测过滤而言,你完全可以实现自己的一套碰撞检测mask,只要你想,一切皆有可能。这些例子的完整源代码见https://bullet-sample.jtianling.googlecode.com/hg/中的Bullet-CollideDetection工程。

约束(Constraints)和连接(Joints)

    一个一个单独的物理实体已经可以构建一个有意思的物理世界了,但是显示世界有很多东西(最典型的就是绳子连接的物体)不是单独的物理实体可以模拟的,物理引擎中使用约束来模拟类似的东西/现象。

    (待补充)

软体

   因为我的使用暂时不需要用到软体,暂时未学习此部分内容,欢迎大家补充。

有用的工具

1. MAYA,3D Max的插件

2. Blender
,开源的3D建模工具,内建的Game Engine有直接的Bullet支持,还有Erwin提供的改版
可以直接导出.bullet文件。

使用了Bullet的其他有用工程

1. GameKit
,Erwin Coumans自己发起的整合Ogre/Irrlicht和Bullet的游戏引擎,与Blender结合的也很好。

2. oolongengine
,乌龙引擎,wolfgang.engel
他的博客
)这个大牛(到底有多牛可以参考这里
)发起的iPhone平台引擎项目,使用了Bullet,也为Bullet能够流畅的运行于iPhone平台做出了很大贡献。(优化了浮点运算)为什么写乌龙引擎?wolfgang自己有个解释,见这里

3. Dynamica
, Erwin建立的工程,开发bullet的Maya,3D Max插件。

4. bullet-physics-editor
, Erwin自己发起的一个bullet编辑器工程,目前还处于前期开发阶段。但是项目中同时包含一些能够到处.Bullet文件的Blender改版

Bullet的实现原理

1.Physics Pipeline Implementation
,应该是一个在爱尔兰的中国人写的,并发布在WIKI上,这里是他的博客

2.SIGGRAPH 2010 course slides, high-level overview on Bullet collision detection

3.GDC 2010 presentation about contact generation

4.最大的资料自然就是Bullet的源代码
啦。。。。。。慢慢研究吧。

参考资料

1.Bullet 2.76 Physics SDK Manual
,Bullet的项目发起人,目前的负责人Erwin Coumans所写,(就WIKI资料显示,这哥们现在在SONY)算是官方的Manual了,源码包中就有pdf。

2.Bullet WIKI Tutorial Articles
,算是第2个能够找到的稍微好点的关于Bullet的东西了,就是有点散乱。

3.Bullet Bullet Documentation
,Bullet的文档,自动生成的,也就只能在写代码的时候可能有些用,很难靠这个学习。

 

 

我写的关于Bullet的文章

1.Ogre与Bullet的整合(on iPhone)

2.Ogre的3D Max插件介绍

 

最后,因为本文较长,为方便查看,提供了pdf版
方便大家查看。

 

 

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分类:  游戏开发 
标签:  Bullet 

Posted By 九天雁翎 at 九天雁翎的博客 on 2010年10月19日

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