Ammo.js ( Bullet Physics Engine ) - Rigid Body

btCollisionObject

状态

• ACTIVE_TAG 激活
• ISLAND_SLEEPING 睡眠
• WANTS_DEACTIVATION 可被检测
• DISABLE_DEACTIVATION 无法被检测
• DISABLE_SIMULATION 无法被模拟

使用 setActivationState() 来设置状态， getActivationState() 获取状态

btRigidBody 和 btSoftBody 都继承自 btCollisionObject 对象

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btRigidBody

下述内容翻译整理自Bullet Physics官方文档—传送门

btRigidBody 是刚体对象的基类，它派生自 btCollisionObject ，因此它保留了指向 btCollisionShape 的指针。注意 Object 与 Shape

class btRigidBody  : public btCollisionObject
{
     
	...
	btMotionState* m_optionalMotionState;
	...
}

出于性能和内存使用考虑，建议尽可能共享 btCollisionShape 对象（对于用户自定义的不同刚体对象，若它们有相同的碰撞形状，则可以向它们传递该形状的指针，下述第二种构造方式中 btCollisionShape* collisionShape 传递指针）。

Bullet 中的刚体有三种类型：

Dynamic，Static 和 Kinematic Rigid Bodies

1. 具有正质量的动态刚体（Dynamic RigidBody）。运动由刚体动力学控制（由引擎本身改变刚体对象的位置和旋转属性）。
2. 固定的零质量物体（Static）。它们不会移动（基本上是碰撞对象），如地面和各种墙体等。
3. 运动学（Kinematic /US [ˌkɪnə’mætɪk]/ ）对象，它是没有质量的对象，但用户可以移动它们（由鼠标拖拽或键盘直接改变刚体对象的位置和旋转属性）。存在途中交互（on-way interaction），并且Bullet根据时间步长（time step，相邻两次计算的时间间隔）以及之前和当前的世界变换计算速度。

当速度低于给定时间内的阈值时，Bullet 会自动停用动态（Dynamic）刚体。停用（休眠）刚体不会占用任何处理时间，除了轻微的宽相位碰撞检测影响（允许活动对象激活/唤醒休眠对象）

所有这些刚体都需要加入到动态世界（dynamics world）中。可以为刚体指定碰撞形状。这种形状可以用来计算质量分布，也称为惯性矩（或转动惯量，可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性）。

对于动态对象（dynamic objects），可以使用碰撞形状（collision shape）近似局部惯性矩，否则使用零向量（默认参数），即下述两种构造方式中的第四个参数。

Bullet 中 btRigidBody的两种构造方式

// 用构造信息的btRigidBody构造函数
btRigidBody::btRigidBody(const btRigidBodyConstructionInfo & constructionInfo)	

// btRigidBody构造函数用于向后兼容。
btRigidBody::btRigidBody(	btScalar mass, 
							btMotionState* motionState, 
							btCollisionShape* collisionShape, 
							const btVector3 & localInertia = btVector3(0,0,0) 
						)	

两者虽然看起来有所区别，但在内部的实现基本一致，都会用到 btRigidBodyConstructionInfo

btRigidBody::btRigidBody(const btRigidBody::btRigidBodyConstructionInfo& constructionInfo)
{
     
	setupRigidBody(constructionInfo);
}

btRigidBody::btRigidBody(btScalar mass, btMotionState* motionState, btCollisionShape* collisionShape, const btVector3& localInertia)
{
     
	btRigidBodyConstructionInfo cinfo(mass, motionState, collisionShape, localInertia);
	setupRigidBody(cinfo);
}

btRigidBodyConstructionInfo 结构体（structure）提供了用于创建刚体的信息。

将质量设置为零（mass = 0）将创建固定（非动力学）刚体，即上述的第二种刚体对象。

可以使用运动状态（motion state，即 btMotionState ）同步物理对象和图形对象之间的世界变换。如果提供了运动状态，则刚体将从运动状态初始化其初始世界变换。

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btMotionState

MotionState是什么？

MotionState是一种让Bullet为您完成所有繁重工作的方式，可以将要模拟的对象的世界变换转换到程序的渲染部分。

在大多数情况下，游戏循环会在每帧之前迭代所有要模拟的对象。

对于每个对象，可以从物理实体更新渲染对象的位置。

Bullet使用一种名为MotionState的东西来省去这项工作。

MotionState还有多个其他好处：

• 移动物体时涉及的计算只对已移动的物体进行；如果渲染对象没有移动，则没有必要每帧更新它的位置。
• 你不需要只用它们来渲染东西。它们可以有效地通知网络代码，某个实体已经移动，需要在整个网络中进行更新。
• 插值通常仅在屏幕上可见内容的上下文中才有意义。Bullet 通过 MotionState管理身体插值。
• 可以跟踪图形对象和重心变换之间的移动。
• 它们很容易

// btMotionState.h

#ifndef BT_MOTIONSTATE_H
#define BT_MOTIONSTATE_H

#include "btTransform.h"

// btMotionState接口类允许动力学世界使用图形同步和内插更新的世界变换。
// 对于优化，可能只同步移动对象(使用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;
};

#endif  //BT_MOTIONSTATE_H

两种方法：

• btRigidBody::getWorldTransform(btTransform& worldTrans)
• btRigidBody::setWorldTransform(const btTransform& worldTrans)

相关代码

下述代码描述了使用 Ammo.js 构造 RigidBody 的简单代码：

// 第一刚体的碰撞形状（下面列举的是一个Box）
let shape = new Ammo.btBoxShape(new Ammo.btVector3(2, 2, 2));

// transform 用于描述刚体初始化时的位置和旋转量
let transform = new Ammo.btTransform();
transform.setIdentity();	// 初始化
transform.setOrigin(new Ammo.btVector3(pos.x, pos.y, pos.z));
transform.setRotation(new Ammo.btQuaternion(quat.x, quat.y, quat.z, quat.w));

let motionState = new Ammo.btDefaultMotionState(transform);

let localInertia = new Ammo.btVector3(0, 0, 0);
shape.calculateLocalInertia(mass, localInertia);

let rbInfo = new Ammo.btRigidBodyConstructionInfo(mass, motionState, shape, localInertia);

let body = new Ammo.btRigidBody(rbInfo);

// 所有这些刚体都需要加入到动态世界（dynamics world）中。
physicsWorld.addRigidBody(body);

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相关链接

Rotation & Inertia Tensors