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我正在尝试使用 SDL2 在 C++ 中制作一个基本的软体引擎。它的工作原理是考虑软体的所有顶点由相同长度和刚度的弹簧互连（具有相同的弹簧常数k和长度natural_length）。为了让它更真实，我还引入了一个阻尼常数c。
然而，我遇到了一个令人沮丧的问题。在过去的 6-7 个小时里，我一直在尝试调试它，但无济于事。柔软的身体遇到许多我看不懂的奇怪错误

  • 首先，“软体”一点也不“软”。每次都会变成一堆皱巴巴的分数。我已经尝试只计算相邻点的力，但它仍然变得一团糟。
  • 即使我没有施加任何外力，柔软的身体每次都会飞到顶角（原点）。

这两个错误都在这张图片中可见 - 漏洞

以下 2 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。（我省略了其余代码，因为它是不必要的。）
我使用 a vectorofSDL_Points来存储每个点，并使用 a vectorofVector来存储它们的速度。如果您想知道Vector是什么，它只是一个struct我创建的，只有 2 个float成员x和y.
该acceleratePoints()函数将速度和位置分配给每个点，checkCollision()并且...检查与具有宽度scr_w和高度的窗口墙壁的碰撞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;
            }
        }
    }

该magnitude()函数返回 a 的大小Vector。我用于图像
的恢复系数e、阻尼常数c和弹簧常数的值分别为 0.5、10 和 100。k感谢您抽出时间来阅读！帮助将不胜感激。

编辑

如果有人想测试它，这是整个代码。您将需要 SDL 和一个文件夹 'img'，在 'img/point.bmp' 中有一个 '.bmp' 文件。

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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，身体将在内部保持不动。

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身体内施加力，这似乎是导致您描述的问题的原因。

从一组点生成软体（或“点斑点”）的典型方法如下所示：

  • 生成点集的 Delaunay 三角剖分（或 3D 的四面体）。
  • 在三角剖分的每个边上创建弹簧，使用边的长度作为弹簧的静止长度。
  • 用“重力”和其他外力模拟！

为简单起见，您可以只连接所有点对，而不是生成三角剖分。

模拟本身可以分三个步骤执行：

  • 清除顶点蓄力器
  • 将弹簧力添加到它们连接的顶点
  • 更新每个顶点的速度和位置

本着您发布的代码的精神，aSpring可能如下所示：

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

在旁边

在您的代码中，您可以将t = atan2(d.y, d.x)以下内容替换sin(t) cos(t)为单位长度图像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，但更稳定一点。

编辑

我还注意到您正在缩放其余长度（将其除以 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);

您在计算力时正在更改顶点位置。

于 2015-03-18T18:46:26.647 回答