Question

我正在尝试使用SDL2在C ++中创建一个基本的软体引擎。它的工作原理是通过相同长度和刚度的弹簧（具有相同的弹簧常数k和长度natural_length）来考虑软体的所有顶点。为了使其更加真实，我还引入了阻尼常数c 但是，我遇到了一个令人沮丧的问题。我一直试图调试它过去6-7个小时但无济于事。柔软的身体遇到许多奇怪的错误，我不明白

首先，“柔软的身体”根本不“软”。每次都会变成一堆皱巴巴的点。我只是尝试计算相邻点的力，但它仍然变成了一团糟。
每次即使我没有施加任何外力，柔软的身体也会飞到顶角（原点）。

此图片中都显示了这两个错误 - bug

以下两个函数（它们与所有变量在同一个类中，因此不需要接受任何参数）是代码的实际模拟部分。（我已经省略了其余的代码，因为它是不必要的。）
我使用vector SDL_Points来存储每个点和vector Vector来存储它们的速度。如果您想知道Vector是什么，只是我创建的struct只有2 float个成员x和y。 acceleratePoints()函数为每个点指定速度和位置，checkCollision()井......检查与窗口墙壁的碰撞，其宽度为scr_w，高度为scr_h。

    void acceleratePoints()
    {
        vector<SDL_Point> soft_body_copy=soft_body;
        vector<Vector> velocity_copy=velocity;
        for(int i=0;i<soft_body.size();++i)
        {
            for(int j=0;j<soft_body.size();++j)
            {
                if(i!=j)
                {
                    Vector d={(soft_body[j].x-soft_body[i].x)/100.0,(soft_body[j].y-soft_body[i].y)/100.0};
                    float t=atan2(d.y,d.x);
                    float disp=fabs(magnitude(d))-natural_length/100.0;
                    velocity_copy[i].x+=(k*disp*cos(t))/10000.0;
                    velocity_copy[i].y+=(k*disp*sin(t))/10000.0;
                    velocity_copy[i].x-=c*velocity_copy[i].x/100.0;
                    velocity_copy[i].y-=c*velocity_copy[i].y/100.0;
                    soft_body_copy[i].x+=velocity_copy[i].x;
                    soft_body_copy[i].y+=velocity_copy[i].y;
                }
            }
            soft_body=soft_body_copy;
            velocity=velocity_copy;
        }
    }
    void checkCollision()
    {
        for(int k=0;k<soft_body.size();++k)
        {
            if(soft_body[k].x>=scr_w||soft_body[k].x<=0)
            {
                velocity[k].x*=e;
                soft_body[k].x=soft_body[k].x>scr_w/2?scr_w-1:1;
            }
            if(soft_body[k].y>=scr_h||soft_body[k].y<=0)
            {
                velocity[k].y*=e;
                soft_body[k].y=soft_body[k].y>scr_h/2?scr_h-1:1;
            }
        }
    }

magnitude()函数返回Vector的大小我用于图像的恢复系数e，阻尼常数c和弹簧常数k的值分别为0.5,10和100。感谢您抽出时间来阅读！非常感谢帮助。

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Here是整个代码，如果有人想测试它。您需要SDL和'img'以及'img / point.bmp'中的'.bmp'文件夹。

Answer 1

基于弹簧的软体模拟需要“静止配置”，其中没有重力或其他外力，身体将保持内部不动。

模拟中的每个弹簧都需要自己的长度。共享natural_length将导致弹簧在连接点之间的输入分离不同的体内施加力，这似乎导致您描述的问题。

从一组点生成软体（或“点blob”）的典型方法如下所示：

生成点集的Delaunay三角剖分（或3D四面体化）。
在三角测量的每个边缘创建弹簧，使用边缘的长度作为弹簧的休息长度。
模拟“重力”和其他外力！

为简单起见，您只需连接所有点对，而不是生成三角测量。

模拟本身可以分三步进行：

清除顶点力累加器
将弹簧力添加到连接的顶点
更新每个顶点的速度和位置

根据您发布的代码精神，Spring可能如下所示：

struct Spring
{
    int point_index[2];
    float rest_length;
};

<强> ASIDE

在您的代码中，您可以使用t = atan2(d.y, d.x)的单位长度图片替换sin(t)和以下cos(t) d：

float mag_d = magnitude(d); // should not become negative...
float r = (0.0f != mag_d) ? 1.0f/mag_d : 0.0f;
Vector d_hat{d.x*r, d.y*r};
float w = k * (mag_d - spring[i].rest_length);
velocity_copy[i].x += w*d_hat.x;
velocity_copy[i].y += w*d_hat.y;

没有完全优化，但只是更稳定。

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我也注意到你正在缩放剩余长度（除以100）。不要那样做。

另一个编辑

改变这个：

} soft_body=soft_body_copy; velocity=velocity_copy; }

对此：

} } soft_body = move(soft_body_copy); velocity = move(velocity_copy);

您在计算力时正在改变顶点位置。

C ++中的软体引擎

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1 个答案: