如何在 Box2D 中创建橡胶线？

Question

使用 Box2d，如何创建橡胶线（橡皮筋/弹力绳），如 降落伞忍者 (ZeptoLab)?

-(void) CreateElasticRope {
//=======Params
// Position and size
b2Vec2 lastPos = b2Vec2(4,4); //set position first body
float widthBody = 0.35;
float heightBody = 0.1;
// Body params
float density = 0.05;
float restitution = 0.5;
float friction = 0.5;
// Distance joint
float dampingRatio = 0.85;
float frequencyHz = 10;
// Rope joint
float kMaxWidth = 1.1;
// Bodies
int countBodyInChain = 10;
b2Body* prevBody;
//========Create bodies and joints
for (int k = 0; k < countBodyInChain; k++) {
    b2BodyDef bodyDef;
    if(k==0 || k==countBodyInChain-1) bodyDef.type = b2_staticBody; //first and last bodies are static
    else bodyDef.type = b2_dynamicBody;
    bodyDef.position = lastPos;
    lastPos += b2Vec2(2*widthBody, 0); //modify b2Vect for next body
    bodyDef.fixedRotation = YES;
    b2Body* body = world->CreateBody(&bodyDef);

    b2PolygonShape distBodyBox; 
    distBodyBox.SetAsBox(widthBody, heightBody);
    b2FixtureDef fixDef;
    fixDef.density = density;
    fixDef.restitution = restitution;
    fixDef.friction = friction;
    fixDef.shape = &distBodyBox;
    body->CreateFixture(&fixDef);

    if(k>0) {
        //Create distance joint
        b2DistanceJointDef distJDef;
        b2Vec2 anchor1 = prevBody->GetWorldCenter();
        b2Vec2 anchor2 = body->GetWorldCenter();
        distJDef.Initialize(prevBody, body, anchor1, anchor2);
        distJDef.collideConnected = false;
        distJDef.dampingRatio = dampingRatio;
        distJDef.frequencyHz = frequencyHz;
        world->CreateJoint(&distJDef);

        //Create rope joint
        b2RopeJointDef rDef;
        rDef.maxLength = (body->GetPosition() - prevBody->GetPosition()).Length() * kMaxWidth;
        rDef.localAnchorA = rDef.localAnchorB = b2Vec2_zero;
        rDef.bodyA = prevBody;
        rDef.bodyB = body;
        world->CreateJoint(&rDef);

    } //if k>0

    prevBody = body;
} //for -loop
}

我使用距离和绳索关节，设置不同的参数dampingRatio和FrequencyHz值，但效果相差甚远举个例子（我的线程很长一段时间都处于原始状态，并且没有那么有弹性。）。

Answer 1

您可以通过施加力来模拟弹簧。在每个时间步更新连接的物体上的力（如果需要的话也唤醒物体）。如果其中一个物体是地面（或静态物体），那么您不需要向地面施加任何力，只需向动态物体施加任何力。

常规弹簧会根据偏转施加拉力和压缩力（拉力和推力）。在你的情况下，你有一个蹦极，所以不会有压力，只有拉力（拉力）。

这是您需要的公式：

F = K * x

其中 F 是力，K 是弹簧刚度（力/变形），x 是变形。偏转计算为初始长度和当前长度（连接点之间的距离）之间的差。 F 的符号决定了它是拉还是推。一旦计算出 F，您就需要沿着连接两个弹簧连接点的线应用它。为了满足力平衡，您需要在相反的方向上施加该力（其中一个物体获得正力，另一个物体获得负力）。这是因为牛顿爵士这么说。

这是一个示例（适用于 pyBox2D，但您可以轻松地将其转换为 C++）

您需要具有某些属性的 spring 对象。您的弹簧对象需要知道它们的初始长度、刚度、body1、body2、连接坐标（b1x、b1y、b2x、b2y（在局部坐标中））

在您的情况下，您需要检查 length 是否 < spr.initialLength，如果这是 True 那么您不会施加任何力。

            body1 = spr.box2DBody1
            body2 = spr.box2DBody2

            pA = body1.GetWorldPoint(b2Vec2(spr.box2Db1x, spr.box2Db1y))
            pB = body2.GetWorldPoint(b2Vec2(spr.box2Db2x, spr.box2Db2y))
            lenVector = pB - pA
            length = lenVector.Length()
            deltaL = length - spr.initialLength
            force = spr.K * deltaL
            #normalize the lenVector
            if length == 0:
                lenVector = b2Vec2(0.70710678118654757, 0.70710678118654757)
            else:
                lenVector = b2Vec2(lenVector.x / length, lenVector.y / length)
            sprForce = b2Vec2(lenVector.x * force, lenVector.y * force)
            body1.ApplyForce(sprForce, pA)
            body2.ApplyForce(-sprForce, pB)

Answer 2

我非常怀疑他们在那里使用了任何关节。他们可能只是在计算忍者当前位置与两个柱子中间之间的距离，以计算方向和启动冲动……然后在柱子和忍者之间画两条线。

Answer 3

我见过的游戏中添加的最好的物理实现是由一个拥有工程学位的人完成的。他将物理/工程学中进行的计算转化为 C++。从简单的重力、反冲力、推力到偶然爆炸引起的旋转速度。所有数学都被分成一个与动画不同的模块。

我建议查找松紧带特性的公式，并考虑松紧带的三种情况：
1) 施加成形力将其向后拉伸
2) 形状现在由带子的弹性特性驱动
3）形状不再接触带子，并且带子通过自身重量和惯性松散地振荡。

您越接近使用真实的物理计算，它就会显得越真实。我相信你可以捏造它，让自己更轻松，但人类天生就善于识别虚假。