如何使用Bullet物理引擎 碰撞检测

Bullet教程: Hello World 实例

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这篇文章里我们将尽可能简单的向你展示怎么使用Bullet, 怎样初始化Bullet, 设置一个动力学世界, 还有一个球落向地表 这个对鉴别你的build是否成功非常有用并且也能够让你快速的学习到Bullet的API. 首先，我们假设你的Bullet已经正确安装并且正确设置了Bullet的include路径(例如. /usr/local/include/bullet) 确保能连接到正确的lib. 否则请参阅Installation安装. 如果你用的是gcc来编译，请确保你的静态库反序,就是说. dynamics, collision, math.

初始化程序
以一个标准的hello world程序开始:

[cpp] view plaincopy
#include <iostream>
int main ()
{
std::cout << "Hello World!" << std::endl;
return 0;
}

创建世界
现在我们要添加一个子弹（Bullet）模拟. 首先写入以下语句:
#include <btBulletDynamicsCommon.h>
我们想把btDiscreteDynamicsWorld 实例化但是在做此之前我们还需要解决一些其他事情. 对于一个“hello world”例子来说它太复杂我们并不需要. 但是，为了能更符合我们自己的工程, 他们可以用来微调（fine-tuning）模拟环境.
我们需要指出使用什么样的 Broadphase algorithm（宽相算法）. 选择什么样的泛型算法很总要，如果有许多刚体在绘制场景里, since it has to somehow check every pair which when implemented naively(天真) is an O(n^2) problem.
宽相（broadphase）使用 传统的近似物体形状并且被称之为代理.我们需要提前告诉子弹最大的代理数, 所以才能很好的分配内存避免浪费. 下面就是世界里任何时候的最大刚体数.
int maxProxies = 1024;
一些 broadphases 使用特殊的结构要求世界的尺度提前被告知, 就像我们现在遇到的情况一样. 该broadphase可能开始严重故障，如果离开这个物体体积. 因为 the AxisSweep broadphase quantizes 空间基于我们使用的整个空间的大小, 您想这差不多等于你的世界.
使它小于你的世界将导致重大问题, 使它大于你的世界将导致低劣的性能.这是你程序调整的一个简单部分, 所以为了确保数字的正确多花点时间也不防.
在这个例子中，世界从起点开始延伸10公里远。

[cpp] view plaincopy
btVector3 worldAabbMin(-10000,-10000,-10000);
btVector3 worldAabbMax(10000,10000,10000);

这个broadphase是我们将要使用的, 这个执行的是扫描和裁剪, 这里可以看到更多解释Broadphase .

[cpp] view plaincopy
btAxisSweep3* broadphase = new btAxisSweep3(worldAabbMin,worldAabbMax,maxProxies);

该broadphase是一个极好的空间以消除不应碰撞的成队物体. 这是为了提高运行效率.
您可以使用碰撞调度注册一个回调，过滤器重置broadphase代理，使碰撞系统不处理系统的其它无用部分
. 更多信息请看 Collision Things.
碰撞配置可以让你微调算法用于全部（而不是不是broadphase ）碰撞检测。这个方面现在还属于研究阶段

[cpp] view plaincopy
btDefaultCollisionConfiguration* collisionConfiguration = new btDefaultCollisionConfiguration();
btCollisionDispatcher* dispatcher = new btCollisionDispatcher(collisionConfiguration);

我们还需要一个"solver". 这是什么原因导致物体进行互动得当，考虑到重力，游戏逻辑等的影响，碰撞，会被制约。
它工作的很好，只要你不把它推向极端，对于在任何高性能仿真都有瓶颈有一些相似的可以线程模型：

[cpp] view plaincopy
btSequentialImpulseConstraintSolver* solver = new btSequentialImpulseConstraintSolver;

终于我们可以初始化了世界了:

[cpp] view plaincopy
btDiscreteDynamicsWorld* dynamicsWorld = new btDiscreteDynamicsWorld(dispatcher,broadphase,solver,collisionConfiguration);

很明显我们把重力方向设置成了Y轴的负方向，即Y轴是像上的

[cpp] view plaincopy
dynamicsWorld->setGravity(btVector3(0,-10,0));

子弹的政策是“谁分配，也删除” 记住，必须符合这样的结果
在main()后记的删除.
我们提供了一个通用的结果. 代码如下:

[cpp] view plaincopy
#include <btBulletDynamicsCommon.h>
#include <iostream>

int main () {
std::cout << "Hello World!" << std::endl;

// Build the broadphase
int maxProxies = 1024;
btVector3 worldAabbMin(-10000,-10000,-10000);
btVector3 worldAabbMax(10000,10000,10000);
btAxisSweep3* broadphase = new btAxisSweep3(worldAabbMin,worldAabbMax,maxProxies);

// 设置好碰撞属性 和调度
btDefaultCollisionConfiguration* collisionConfiguration = new btDefaultCollisionConfiguration();
btCollisionDispatcher* dispatcher = new btCollisionDispatcher(collisionConfiguration);

// 实际上的物理模拟器
btSequentialImpulseConstraintSolver* solver = new btSequentialImpulseConstraintSolver;

// 世界.
btDiscreteDynamicsWorld* dynamicsWorld = new btDiscreteDynamicsWorld(dispatcher,broadphase,solver,collisionConfiguration);

// 这里做一些你想做的事

// 作为一个好的编程习惯 做好删除工作
delete dynamicsWorld;
delete solver;
delete dispatcher;
delete collisionConfiguration;
delete broadphase;

return 0;
}

碰撞包围体
我们将创造一个接地平面[静态刚体] ，和一个球体，将属于在地上[动态刚体] 。每个刚体需要参考碰撞包围体. 碰撞包围体只解决碰撞检测问题, 因此没有质量，惯性，恢复原状等概念. 如果您有许多代理，使用相同的碰撞形状[例如每飞船模拟是一个5单元半径范围]。这是个好做法，只有一个子弹形状的碰撞，并分享它在所有这些代理. 但是我们这里的两个刚体形状都不一样，所以他们需要各自的shape.
地面通常是向上的并且里原始点1米的样子. 地面会和远点交叉，但子弹不允许这样做,
因此，我们将抵消它的1米和用来弥补，当我们把刚体设置好以后。

[cpp] view plaincopy
btCollisionShape* groundShape = new btStaticPlaneShape(btVector3(0,1,0),1);

我们将让它从天上掉下来，它是一个球体，半径为1米.

[cpp] view plaincopy
btCollisionShape* fallShape = new btSphereShape(1);

这里需要做碰撞形状的清理工作.

刚体
在，我们可以添加形状的碰撞到我们的现场，并将它们定位.
让我们先初始化地面. 它的方向是特定的, 子弹的四元数形式 x,y,z,w . 位置在地面下一米, 将要补充一米我们不得不做的. 运动状态在这里可以得到详细的说明:MotionStates

[cpp] view plaincopy
btDefaultMotionState* groundMotionState =
new btDefaultMotionState(btTransform(btQuaternion(0,0,0,1),btVector3(0,-1,0)));

在第一个和最后一个参数，在下面的构造函数中是质量和地表的惯性. 由于地面是静止的所以我们把它设置成0. 固定不动的物体，质量为0 -他是固定的.

[cpp] view plaincopy
btRigidBody::btRigidBodyConstructionInfo
groundRigidBodyCI(0,groundMotionState,groundShape,btVector3(0,0,0));
btRigidBody* groundRigidBody = new btRigidBody(groundRigidBodyCI);

最后我们把地面加到世界中:

[cpp] view plaincopy
dynamicsWorld->addRigidBody(groundRigidBody);

新增下跌领域非常相似。我们将其置于50米以上的地面.

[cpp] view plaincopy
btDefaultMotionState* fallMotionState = new btDefaultMotionState(btTransform(btQuaternion(0,0,0,1),btVector3(0,50,0)));

由于它是动态刚体，我们将给予质量1公斤。我不记得如何计算一个球体的惯性，但是，这并不重要，因为子弹提供它的实现

[cpp] view plaincopy
btScalar mass = 1;
btVector3 fallInertia(0,0,0);
fallShape->calculateLocalInertia(mass,fallInertia);

现在，我们可以建造刚体只是像以前一样，并把它加到世界中:

[cpp] view plaincopy
btRigidBody::btRigidBodyConstructionInfo fallRigidBodyCI(mass,fallMotionState,fallShape,fallInertia);
btRigidBody* fallRigidBody = new btRigidBody(fallRigidBodyCI);
dynamicsWorld->addRigidBody(fallRigidBody);

一个快速的解释btRigidBody::btRigidBodyConstructionInfo是为了; 物体的构建是通过某些参数的. 这是通过一个特殊的结构实现的。 该部分的btRigidBodyConstructionInfo被复制到物体当你建造的时候，并只用于在初始化的时候. 如果你想创建几千个属性一样的物体, 你只需要建立一个btRigidBodyConstructionInfo, 并通过它创建所有的.

开始模拟
这就是有趣的开始。我们会加强模拟200倍，间隔60赫兹. 这使它有足够的时间降落的地面上. 每一步, 我们都会打印出它离地面的高度.
这stepSimulation 在做你所期待, 不过他的接口确实很复杂. 读Stepping The World 以获得更多消息.
进后，我们审查的状态下降领域.位置和方向都封装在btTranform对象，我们摘录下降领域的运动状态. 我们只关心位置，我们退出变换getOrigin （ ） 。然后，我们打印y组成部分的立场载体.

[cpp] view plaincopy
for (int i=0 ; i<300 ; i++) {

dynamicsWorld->stepSimulation(1/60.f,10);

btTransform trans;
fallRigidBody->getMotionState()->getWorldTransform(trans);

std::cout << "sphere height: " << trans.getOrigin().getY() << std::endl;
}

这应该产生一个输出看起来像这样的东西:
sphere height: 49.9917
sphere height: 49.9833
sphere height: 49.9722
sphere height: 49.9583
sphere height: 49.9417
sphere height: 49.9222
sphere height: 49.9
...
sphere height: 1
sphere height: 1
sphere height: 1
sphere height: 1
sphere height: 1
看起来不错迄今。如果你图这对输出迭代次数，你就会得到这个:

这个球体开始于地表的一米处. 这是因为取的是几何中心并且它的半径为1米. 这个球刚开始会有一个大的反弹然后渐渐的减缓弹起高度.
这是可以预料的实时物理引擎，但它可以尽量减少，增加频率的模拟步骤
. 试试再说!
现在你可以把这个动态世界代入你的程序 实时绘制出这个球体. 也可以看看其他的 Collision Shapes . 试试一堆盒子 或者圆柱体然后用一个球去扔向他们.

完整代码

[cpp] view plaincopy
#include <iostream>

#include <btBulletDynamicsCommon.h>

int main (void)
{

btVector3 worldAabbMin(-10000,-10000,-10000);
btVector3 worldAabbMax(10000,10000,10000);
int maxProxies = 1024;
btAxisSweep3* broadphase = new btAxisSweep3(worldAabbMin,worldAabbMax,maxProxies);

btDefaultCollisionConfiguration* collisionConfiguration = new btDefaultCollisionConfiguration();
btCollisionDispatcher* dispatcher = new btCollisionDispatcher(collisionConfiguration);

btSequentialImpulseConstraintSolver* solver = new btSequentialImpulseConstraintSolver;

btDiscreteDynamicsWorld* dynamicsWorld = new btDiscreteDynamicsWorld(dispatcher,broadphase,solver,collisionConfiguration);

dynamicsWorld->setGravity(btVector3(0,-10,0));

btCollisionShape* groundShape = new btStaticPlaneShape(btVector3(0,1,0),1);

btCollisionShape* fallShape = new btSphereShape(1);

btDefaultMotionState* groundMotionState = new btDefaultMotionState(btTransform(btQuaternion(0,0,0,1),btVector3(0,-1,0)));
btRigidBody::btRigidBodyConstructionInfo
groundRigidBodyCI(0,groundMotionState,groundShape,btVector3(0,0,0));
btRigidBody* groundRigidBody = new btRigidBody(groundRigidBodyCI);
dynamicsWorld->addRigidBody(groundRigidBody);

btDefaultMotionState* fallMotionState =
new btDefaultMotionState(btTransform(btQuaternion(0,0,0,1),btVector3(0,50,0)));
btScalar mass = 1;
btVector3 fallInertia(0,0,0);
fallShape->calculateLocalInertia(mass,fallInertia);
btRigidBody::btRigidBodyConstructionInfo fallRigidBodyCI(mass,fallMotionState,fallShape,fallInertia);
btRigidBody* fallRigidBody = new btRigidBody(fallRigidBodyCI);
dynamicsWorld->addRigidBody(fallRigidBody);

for (int i=0 ; i<300 ; i++) {
dynamicsWorld->stepSimulation(1/60.f,10);

btTransform trans;
fallRigidBody->getMotionState()->getWorldTransform(trans);

std::cout << "sphere height: " << trans.getOrigin().getY() << std::endl;
}

dynamicsWorld->removeRigidBody(fallRigidBody);
delete fallRigidBody->getMotionState();
delete fallRigidBody;

dynamicsWorld->removeRigidBody(groundRigidBody);
delete groundRigidBody->getMotionState();
delete groundRigidBody;

delete fallShape;

delete groundShape;

delete dynamicsWorld;
delete solver;
delete collisionConfiguration;
delete dispatcher;
delete broadphase;

return 0;
}