SpriteBuilder 学习笔记三
Chapter 4 Physics & Collisions
Player Physics
任何node想要移动或者互动的像物理对象时，必须成为CCPhysicsNode的子类。
Enabling Physics for the Player Sprite
在Level1.ccb中，无法打开player的Item Physics tab，这是任何Sub File Nodes都面临的问题：不支持physics。但是可以在Player.ccb中打开physics属性，如下图：
发布并运行后，可以发现player立刻开始下坠，这是因为重力。
Move and Rotate Actions Conflict with Physics
在内部，重力加速度增加了node的速度，即使node正在被移动。最终，移动的动作停止，physics继续接管。
这是physics和动作结合后的副作用。更精确的说，影响node的位置和旋转属性的动作不应该在动态(dynamic)nodes上使用。当忽略node的速度时，他们重载位置和旋转度的物理属性，至少是暂时的。
在有些情况下，移动和旋转动作看上去做了，但是碰撞表示不会像你预计的那样，因为通过动作强制的行动并没有通过node的内部状态或者冲突反应出来。举例来说，一个移动动作不会因为在路上有一个碰撞而停止，实际上，它会持续的移动node，并且每一帧都会尝试解决，这会导致很多问题。
移动一个physics-enabled的node，应该专门应用forces完成，或者通过使用joints。一个例外是面对static bodies的时候。
同样，有许多纯粹的可视或者功能性动作，比如更改node的颜色或者运行一个方块。这些动作可以仍然在physics node上使用，而不用担心其他。
NOTE：如果你好奇为什么移动和旋转动作不能和phsics结合。想象风中的一片叶子。正常情况下，一个很轻的物体，比如叶子，在碰撞到其他任何物体时，会停止。但是，如果你让叶子以直线从A移动到B时，这会使得它在遇到更重或者不可穿过的物体时持续前进。这样的话，叶子的行为就不可预测了，也没有通用的解决方法。
Moving the Player Through Physics
因为一个使用了动态physicsBody的Physics-enabled node 不能做任何移动，旋转，变换或者扭曲动作，所以应该用合适的physics 动作替换。
触摸事件需要从激活一个移动动作，只要一个触摸开始改变一个标志。如果这个标志被设置，这会导致一个function，在update中被调用，以实现在制定方向上加速player。
在GameScene.m中，添加：
@implementation GameScene { __weak CCNode *_levelNode; __weak CCNode *_playerNode; __weak CCPhysicsNode *_physicsNode; __weak CCNode *_backgroundNode; CGFloat _playerNudgeRightVelocity; CGFloat _playerNudgeUpVelocity; CGFloat _playerMaxVelocity; BOOL _acceleratePlayer; }
并修改：
- (void)touchBegan:(CCTouch *)touch withEvent:(CCTouchEvent *)event { _acceleratePlayer = YES; }
这样可以激活“用户正在触摸屏幕“模式。
当然，也必须结束这个模式，添加代码：
- (void)touchEnded:(CCTouch *)touch withEvent:(CCTouchEvent *)event { _acceleratePlayer = NO; } - (void)touchCancelled:(CCTouch *)touch withEvent:(CCTouchEvent *)event { [self touchEnded:touch withEvent:event]; }
修改update：方法：
- (void)update:(CCTime)delta { //[self scrollToTarget:_playerNode]; if(_acceleratePlayer) { [self accelerateTarget:_playerNode]; } [self scrollToTarget:_playerNode]; }
这里，很重要的一点是在滚动之前加速player，因为滚动需要player更新后的位置。
Accelerating the Player
现在，添加：
- (void)accelerateTarget:(CCNode*)target { //临时变量 _playerMaxVelocity = 350.0; _playerNudgeRightVelocity = 30.0; _playerNudgeUpVelocity = 80.0; CCPhysicsBody *physicsBody = target.physicsBody; if(physicsBody.velocity.x < 0.0) { physicsBody.velocity = CGPointMake(0.0, physicsBody.velocity.y); } [physicsBody applyImpulse:CGPointMake(_playerNudgeRightVelocity, _playerNudgeUpVelocity)]; if (ccpLength(physicsBody.velocity) > _playerMaxVelocity) { CGPoint direction = ccpNormalize(physicsBody.velocity); physicsBody.velocity = ccpMult(direction, _playerMaxVelocity); } }
_player开头的声明的变量只是为了代码实现功能，之后会很快被替换。
下面剖析这段代码：
CCPhysicsBody *physicsBody = target.physicsBody;
target的CCPhysicsBody实例被存储为本地变量。比起使用target.physicsBody.velocity，这使得代码更清晰，更短。
因为这个游戏都是从左移动到右的，任何在负x轴方向的”leftward“动作都被取消，取消的功能使用如下代码：
if(physicsBody.velocity.x < 0.0) { physicsBody.velocity = CGPointMake(0.0, physicsBody.velocity.y); }
node可以向左移动，因为外部的力推动它向左，或者仅仅因为它滚向一个向左倾斜的斜坡。用户不会一直触摸屏幕，当没有触摸屏幕时，player的body自由运动。但是一旦用户触摸了屏幕，你不希望用户被迫比平常tap更长的时间仅仅是为了取消可能向左的速度。同时，重复或者持续的taps应该被允许，以增加向右的水平速度。
Caution:velocity是CGPoint数据类型不值得担心。CGPoint是C struct，而不是一个引用（指针）。CGSize和CGRect也是这样。这就是为什么需要使用CGPointMake而不是仅仅是physicsBody.velocity.x = 0.0;这样的话，会产生编译错误，"Expression is not assignable",因为velocity.x不是一个属性，在oc中它没有setter方法。
[physicsBody applyImpulse:CGPointMake(_playerNudgeRightVelocity, _playerNudgeUpVelocity)];
applyImpulse方法使用之前定义的nudge变量作为impulse 容器。在内部，applyImpulse通过乘上impulse来更新body的速度。
本质上说，一个impulse是力施加在一个特殊的时间点。一个impulse的效果完全取决于body的质量-----如果你增加body的质量，那么相同的impulse比之前加速body的效果要少。
如果你想去施加一个忽略body质量的脉冲，那么只要简单的更改physicsBody.velocity属性。
一个相关的概念是施加一个force（力）。一个force是一个持续施加的impulse。
Note：在这个例子中，CCPhysicsNode（player的父node）有一个默认的重力。默认的重力会持续的向下加速player，除非你通过施加一个向上的impulse抵消它。
Imposing a Speed Limit on the Player
if (ccpLength(physicsBody.velocity) > _playerMaxVelocity) { CGPoint direction = ccpNormalize(physicsBody.velocity); physicsBody.velocity = ccpMult(direction, _playerMaxVelocity); }
这段代码是判断physicsBody的velocity是否超过了安全值，如果超过了，改变velocity至最大值。
规范化velocity使得它变成一个单位向量，长度是1，但是和指向原始方向。如果没有这段代码，user可以保持手指在屏幕上，不断的加速player，甚至到无限速度。
Tip：ccpLength，ccpNormalize，ccpMult 都是声明在CGPointExtension.h中的C函数，其中还有其他2D向量函数。
单位velocity指的是in points per second（pt/s）。如果你想移动一个body从左到右，在横屏的iPad上，在1s内移动1024个points，那么x velocity就是1024.
Expose Design Values as Custom Properties
修改：
//_playerMaxVelocity = 350.0;
//_playerNudgeRightVelocity = 30.0;
//_playerNudgeUpVelocity = 80.0;
在SpriteBuilder中设置这些属性，打开GameScene.ccb。
Note：Edit Custom Properties按钮并不是在每一个node上都出现。仅仅在那些有自己的自定义类的nodes上有效。如果没有自定义类，就没有自定义属性。
Constructing the Level Physics
围绕level创建边界，以阻止player离开可玩的区域。并且之前的重力设置过低。
Changing Gravity
打开Level1.ccb，在Timline中选择physics node。更改数值：
这个值是负数，因为在Cocos2D中，Y轴正向是向上的，但是重力是向下的力。
注意到重力不是一个单值，而是一个由X和Y组成的向量。
先不去考虑Sleep time threshold属性，它决定一个physics body多久会sleep，sleep是一种为了减轻CPU压力从而rest的状态。
Interlude:Dealing with Lost Bodies
Cocos2D永远不会自动的移除nodes。暂时在屏幕上不可见的nodes仍然是scene中的一部分，它们仍然保留在内存中，并且继续actions，尽管他们不会被渲染。
但是如果node移出了可玩区域也不去delete它们，这个游戏的框架速度会越来越慢。这样的话，就必须有代码周期性的检查每个node的位置是否越过了边界----比如，在update:方法中。如果一个node越过边界，这个node会发送一条removeFromParent消息，如：
- (void)update:(CCTime)delta {
if(_playerNode.position.y < (_playerNode.contentSize.height)) {
[_playerNode removeFromParent];
}
// more code here...
}
(_playerNode.contentSize.height)仅仅是为了说明，因为还有更简单的表示。
在本项目中，不需要这样检查，因为可以用无法穿透的墙围住level。
Creating Static Level Borders
physics bodies有两种模式：Dynamic（动态）和Static（静态）。Dynamic允许一个body自由的移动，并且可以对脉冲和力做出反应，包括重力。被设置成Static的Bodies永远不可能改变位置或者旋转，不管是通过自己或者是外部的力，也不管其他多硬的物体冲撞它。但是你可以手工的改变一个Static body的位置和旋转。
Creating the Wall Templates
Editing Physics Shapes
一般来说，大部分形状需要6到12个点，如果需要更多，那你需要考虑更粗略的tracing 图片的outline了。
如果需要删除一个点，只需要右键点击。
有两点需要注意：线段永远不能相交，线段永远不能特别接近。
Adding Level Borders
打开Level1.ccb，拖动一个Node到physics下.
Interlude:Physics Debug Drawing
有一个关于碰撞形状的很重要的方面：物理引擎不关心屏幕上画的东西，它只关心它的内部状态。
举例来说，图片和碰撞形状可能并不总是匹配，因为各种各样的原因。为了排除这种错误，打开physics debug drawing很重要。
Caution：Debug drawing 会使游戏变慢。
代码如下：
@implementation GameScene { BOOL _drawPhysicsShapes;
- (void)loadLevelNamed:(NSString*)levelCCB { _physicsNode = (CCPhysicsNode*)[_levelNode getChildByName:@"physics" recursively:NO]; _physicsNode.debugDraw = _drawPhysicsShapes;
然后在SpriteBuilder中，打开GameScene.ccb，选择root node，点击Edit Custom Properties按钮，
运行结果如下：
Collision Callback Methods
添加在特殊碰撞事件发生时的处理代码。
Implementing the Collision Delegate Protocol
打开GameScene.h，为了授权这个类作为物理碰撞消息的接收者，它必须继承CCPhysicsCollisionDelegate协议。
#import "CCNode.h" @interface GameScene : CCNode <CCPhysicsCollisionDelegate> @end
- (void)loadLevelNamed:(NSString*)levelCCB { _physicsNode = (CCPhysicsNode*)[_levelNode getChildByName:@"physics" recursively:NO]; _physicsNode.debugDraw = _drawPhysicsShapes; _physicsNode.collisionDelegate = self;
现在，你可以实现4个碰撞协议中的一个或者几个方法。
Example:
- (BOOL)ccPhysicsCollisionBegin:(CCPhysicsCollisionPair *)pair typeA:(CCNode *)nodeA typeB:(CCNode *)nodeB
- (BOOL)ccPhysicsCollisionPreSolve:(CCPhysicsCollisionPair *)pair typeA:(CCNode *)nodeA typeB:(CCNode *)nodeB
- (void)ccPhysicsCollisionPostSolve:(CCPhysicsCollisionPair *)pair typeA:(CCNode *)nodeA typeB:(CCNode *)nodeB
- (void)ccPhysicsCollisionSeparate:(CCPhysicsCollisionPair *)pair typeA:(CCNode *)nodeA typeB:(CCNode *)nodeB
可以发现这四个碰撞回调方法使用同样的输入,两个返回值是BOOL类型，两个是void。
Begin：该方法在两个body刚开始接触时被调用，这永远都是两个body之间的碰撞事件发生时第一个被调用的方法。当返回值是NO的时候，碰撞被忽略，bodies被允许穿过对方，这次碰撞的PreSolve和PostSolve方法也不会被调用。
PreSolve：只要两个body在接触，该方法就会被重复调用，直到碰撞被解决。这允许你通过暂时性的修改接触的body的属性微调碰撞，必须摩擦力或者复原。返回值为NO时，会resolve这次碰撞，这样这两个body允许在这个时间点和位置渗透。
PostSolve：在碰撞倍resolve后被调用。意味着bodies已经分开，速度也发生了更新。PostSolve方法可以被用于重置任何在PreSolve步骤中暂时修改的属性。但是更重要的是，其他基于碰撞的属性，比如totalKineticEnergy和totalImpulse开始被计算出来。这允许你在碰撞的力超过阈值时打破骨架或者播放必要的声音。
Separate：该方法在两个之前接触的body不再相互接触时被调用。
Tip：一个Begin方法后面总是跟着一个对应的Separate方法，哪怕Begin方法返回值是NO。你可以通过计算Begin和End的调用数量来决定有多少或者有没有两个body按照给定的碰撞类型正处于互相接触的状态下。
Collision Types and Callback Parameter Names
当两个目标碰撞时，typeA和typeB这两个参数十分重要，决定了哪个碰撞回调方法运行。
“Collision type”可以输入任何符合命名规范的名字。Collision type标志可以用在TypeA和TypeB上。
Caution：设置或者改变“Collision type”设置不会影响两个物体是否能够碰撞。“Collision type”仅仅被用于决定使用哪个回调方法.
打开Player.ccb，选择player sprite:
添加代码：
- (BOOL)ccPhysicsCollisionBegin:(CCPhysicsCollisionPair *)pair player:(CCNode *)player wildcard:(CCNode *)wildcard { NSLog(@"collision-player:%@,wildcard:%@",player,wildcard); return YES; }
wildcard参数代表任何physics body，不论它是什么碰撞类型。
因为除了player以外没有其他body有“Collision type"，这个方法在player碰到任何物体时都会被调用。
总之，没有方法可以做到每次任何两个物体发生碰撞时都运行一个回调方法。如上的方法让你可以更有效的整理碰撞。
第三个参数可以是exit，
- (BOOL)ccPhysicsCollisionBegin:(CCPhysicsCollisionPair *)pair player:(CCNode *)player exit:(CCNode *)exit {
}
Ignore Collisions with Categories and Masks
在碰撞回调方法被发送之前，物理引擎会先评估body的Categories和Masks属性。这是用于在真正的碰撞检测，发生，和回调代码被执行之前sort out碰撞。相比于通过begin方法返回NO值，使用Categories和Masks去过滤任何不碰撞的body更有效率。
masks可以理解为"collides with categories".可以有32个不同的categories，在SpriteBuilder中可以输入很简单的字符串代表这些。
Categories和Masks默认为空。有些令人疑惑的是”empty“种类意味着这个body实际上是所有之前定义的Categories。同样，”empty“mask意味着这个body被定义为可以与之前所有定义的Categories碰撞。这实际上是说，physics bodies默认可以与所有的其他bodies碰撞，除非另外指定。
另外，如果有两个body，A和B，那么A的一个Categories必须也是B的mask或者B的一个Categories必须是A的mask。
如果明确不希望A和B碰撞，必须如下：
Letting the Player Leave
因为这个游戏需要player从A移动到B，所以需要在B处有一个node使得player进入新level。需要一个碰撞的回调方法。
Creating an Exit Node
在SpriteBuilder中，右键Prefabs文件夹，建立一个Sprite Node，Exit1.ccb。
最后一件事情是把Exit1.ccb拖动到Level1.ccb中，并且是在CCPhysicsNode中，否则Exit1.ccb的物理特性和物理行为都不能实现。
Implementing the Exit Collision
Callback
- (BOOL)ccPhysicsCollisionBegin:(CCPhysicsCollisionPair *)pair player:(CCNode *)player exit:(CCNode *)exit { [player removeFromParent]; [exit removeFromParent]; return NO; }
这样可以移除player和exit nodes，有效的删除它们。返回值在这里没什么作用，不过返回NO来保证这两个body相交。