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Box2D库
此节目的

实现2D物理效果
如何实现

使用Box2D库引入项目之中
实现细节
- 实现物体效果需要rigidbody和box2dcollider两个组件
- 添加了rigidbody和box2dcollider两个组件，需要修改面板以及序列化代码
- 以后要实现：每次运行结束后可以重置物体的位置

运行原理浅谈

box2D物理

物体附有包围盒、标识什么类型的rigidbody等
1. 创建一个2D环境(设置重力)
2. 点击运行
3. 由定义好的参数box2D计算模拟物体的下一帧的位置
4. 然后把模拟的位置给物体的transform
有脚本的box2D物理运行顺序——有待搞清楚
- Script-Physic-Render顺序
  
  脚本影响pyhsic然后渲染，当前帧得到结果
- Physic-Script-Render顺序
  
  先Physic-脚本-渲染，则当前渲染的是上一帧的物理模拟计算的结果

关键代码+代码流程

设置box2D为当前项目的submodule，并重新运行premake程序生成项目

 git submodule add https://github.com/TheCherno/box2d GameEngineLightWeight/vendor/box2d

设置盒型包围盒组件

struct Rigidbody2DComponent {
      
      
    enum class BodyType{
      
      Static = 0, Dynamic, Kinematic};
    BodyType Type = BodyType::Static;
    bool FixedRotation = false;

    // 运行时候物体的物理对象
    void* RuntimeBody = nullptr;
    Rigidbody2DComponent() = default;
    Rigidbody2DComponent(const Rigidbody2DComponent&) = default;
};
struct BoxCollider2DComponent {
      
      
    glm::vec2 Offset = {
      
       0.0f, 0.0f };
    glm::vec2 Size = {
      
       0.5f,0.5f };

    // TODO:移到物理材质
    float Density = 1.0f;           // 密度,0是静态的物理
    float Friction = 0.5f;          // 摩擦力
    float Restitution = 0.0f;       // 弹力，0不会弹跳，1无限弹跳
    float RestitutionThreshold = 0.5f;// 复原速度阈值，超过这个速度的碰撞就会被恢复原状（会反弹）。

    // 运行时候由于物理，每一帧的上述参数可能会变，所以保存为对象,但未使用
    void* RuntimeFixture = nullptr;

    BoxCollider2DComponent() = default;
    BoxCollider2DComponent(const BoxCollider2DComponent&) = default;
};

创建Box2D世界、为具有物理组件的实体创建b2Body

void Scene::OnRuntimeStart()
{
      
      
    // 1.创建一个物体世界/环境
    m_PhysicsWorld = new b2World({
      
      0.0f, -9.8f});// 重力加速度向下
    // 1.1为当前场景所有具有物理组件的实体创建b2Body
    auto view = m_Registry.view<Rigidbody2DComponent>();
    for (auto e : view) {
      
      
        Entity entity = {
      
       e, this };
        auto& transform = entity.GetComponent<TransformComponent>();
        auto& rb2d = entity.GetComponent<Rigidbody2DComponent>();
        // 2.1 主体定义用来指定动态类型和参数
        b2BodyDef bodyDef;
        bodyDef.type = Rigidbody2DTypeToBox2DBody(rb2d.Type);
        bodyDef.position.Set(transform.Translation.x, transform.Translation.y);
        bodyDef.angle = transform.Rotation.z;   // 绕着z轴旋转
        // 2.2 由b2BodyDef创建主体
        b2Body* body = m_PhysicsWorld->CreateBody(&bodyDef);
        body->SetFixedRotation(rb2d.FixedRotation); // 是否固定旋转

        rb2d.RuntimeBody = body;

        if (entity.HasComponent<BoxCollider2DComponent>()) {
      
      
            auto& bc2d = entity.GetComponent<BoxCollider2DComponent>();
            // 3.1定义盒子包围盒
            b2PolygonShape boxShape;
            boxShape.SetAsBox(bc2d.Size.x * transform.Scale.x, bc2d.Size.y * transform.Scale.y);// 包围盒跟随物体的size而变化
            // 3.2定义fixture，fixture包含定义的包围盒
            b2FixtureDef fixtureDef;
            fixtureDef.shape = &boxShape;
            fixtureDef.density = bc2d.Density;
            fixtureDef.friction = bc2d.Friction;
            fixtureDef.restitution = bc2d.Restitution;
            fixtureDef.restitutionThreshold = bc2d.RestitutionThreshold;
            // 3.3定义主体的fixture
            body->CreateFixture(&fixtureDef);
        }
    }
}
// 点击运行的时候创建物理世界环境
void EditorLayer::OnScenePlay()
{
      
      
    m_SceneState = SceneState::Play;
    m_ActiveScene->OnRuntimeStart();
}

Script-Physic-Render顺序

脚本影响pyhsic然后渲染，当前帧得到结果

void Scene::OnUpdateRuntime(Timestep ts)
{
      
      
    {
      
      
        // 先script脚本影响Physics变化再当前帧渲染出来
        // 迭代速度：使用更少的迭代可以提高性能，但准确性会受到影响。使用更多迭代会降低性能但会提高模拟质量
        // 有点不董。。。。说啥：时间步长和迭代次数完全无关。迭代不是子步骤
        // Cherno说迭代速度，多久进行一次计算模拟。好奇这个6，是时间单位吗，毫秒？
        const int32_t velocityIterations = 6;// 这些参数应该移到编辑器
        const int32_t positionIterations = 2;
        m_PhysicsWorld->Step(ts, velocityIterations, positionIterations);

        auto view = m_Registry.view<Rigidbody2DComponent>();
        for (auto e : view) {
      
      
            Entity entity = {
      
       e, this };
            auto& transform = entity.GetComponent<TransformComponent>();
            auto& rb2d = entity.GetComponent<Rigidbody2DComponent>();

            // 获取物理模拟计算后的主体
            b2Body* body = (b2Body*)rb2d.RuntimeBody;
            // 将计算后的值赋予实体
            const auto& position = body->GetPosition();
            transform.Translation.x = position.x;
            transform.Translation.y = position.y;
            transform.Rotation.z = body->GetAngle();// 获取z轴角度
        }
        // 脚本影响Pyhsics再下面渲染出来
    }
    if (mainCamera) {
      
      
        Renderer2D::BeginScene(*mainCamera, cameraTransform);
        auto group = m_Registry.group<TransformComponent>(entt::get<SpriteRendererComponent>);
        for (auto entity : group) {
      
      
            // get返回的tuple里本是引用
            auto [tfc, sprite] = group.get<TransformComponent, SpriteRendererComponent>(entity);
            Renderer2D::DrawSprite(tfc.GetTransform(), sprite, (int)entity);
        }
        Renderer2D::EndScene();
    }

其它

在属性面板显示物理组件（省略包围盒组件代码）

		DrawComponent<Rigidbody2DComponent>("Rigidbody 2D", entity, [](auto& component)
		{
        
        
			const char* bodyTypeStrings[] = {
        
         "Static", "Dynamic", "Kinematic" };
			const char* currentBodyTypeString = bodyTypeStrings[(int)component.Type];
			if (ImGui::BeginCombo("Body Type", currentBodyTypeString)) {
        
        
				for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
        
					bool isSelected = currentBodyTypeString == bodyTypeStrings[i];
					if (ImGui::Selectable(bodyTypeStrings[i], isSelected)) {
        
        
						currentBodyTypeString = bodyTypeStrings[i];
						component.Type = (Rigidbody2DComponent::BodyType)i;
					}
					if (isSelected)
						ImGui::SetItemDefaultFocus();
				}
				ImGui::EndCombo();
			}
			ImGui::Checkbox("Fixed Rotation", &component.FixedRotation);
		});

场景yaml文件需保存和解析物理组件（省略包围盒组件）

if (entity.HasComponent<Rigidbody2DComponent>()) {
        
        
    out << YAML::Key << "Rigidbody2DComponent";
    out << YAML::BeginMap;

    auto& rb2dComponent = entity.GetComponent<Rigidbody2DComponent>();
    out << YAML::Key << "BodyType" << YAML::Value << RigidBody2DBodyTypeToString(rb2dComponent.Type);
    out << YAML::Key << "FixedRotation" << YAML::Value << (rb2dComponent.FixedRotation);

    out << YAML::EndMap;
}
if (entity.HasComponent<BoxCollider2DComponent>()) {
        
        
    out << YAML::Key << "BoxCollider2DComponent";
    out << YAML::BeginMap;

    auto& bc2dComponent = entity.GetComponent<BoxCollider2DComponent>();
    out << YAML::Key << "Offset" << YAML::Value << bc2dComponent.Offset;
    out << YAML::Key << "Size" << YAML::Value << bc2dComponent.Size;
    out << YAML::Key << "Density" << YAML::Value << bc2dComponent.Density;
    out << YAML::Key << "Friction" << YAML::Value << bc2dComponent.Friction;
    out << YAML::Key << "Restitution" << YAML::Value << bc2dComponent.Restitution;
    out << YAML::Key << "RestitutionThreshold" << YAML::Value << bc2dComponent.RestitutionThreshold;

    out << YAML::EndMap;
}

效果

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Hazel游戏引擎（106）Box2D

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