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    [原]Cocos2d-js中Chipmunk引擎

    tonny_guan发表于 2015-04-10 11:07:40
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    我们先介绍轻量级的物理引擎——Chipmunk。Chipmunk物理引擎,由Howling Moon Software的Scott Lebcke开发,用纯C编写。Chipmunk的下载地址是http://code.google.com/p/chipmunk-physics/,技术论坛是http://chipmunk-physics.net/forum。
    Chipmunk核心概念
    Chipmunk物理引擎有一些自己的核心概念,这些核心概念主要有:
    空间(space)。物理空间,所有物体都在这个空间中发生。
    物体(body)。物理空间中的物体。
    形状(shape)。物体的形状。
    关节(joint)。用于连接两个物体的约束。
    使用Chipmunk物理引擎的一般步骤
    使用Chipmunk物理引擎进行开发的一般步骤,如下图所示。

    使用Chipmunk物理引擎的一般步骤


    从图中可见使用Chipmunk引擎步骤还是比较简单的。我们还需要自己在游戏循环中将连接精灵与物体起来,这能够使得精灵与物体的位置和角度等状态同步。最后的检测碰撞是根据业务需求而定,也可能是使用关节。


    实例:HelloChipmunk
    我们通过一个实例介绍一下,在Cocos2d-JS中使用Chipmunk物理引擎的开发过程,熟悉这些API的使用。这个实例运行后的场景如下图所示,当场景启动后,玩家可以触摸点击屏幕,每次触摸时候,就会在触摸点生成一个新的精灵,精灵的运行自由落体运动。

    HelloChipmunk实例


    下面我们看一下代码部分,app.js文件中HelloWorldLayer初始化相关代码如下:
    var SPRITE_WIDTH = 64;												①
    var SPRITE_HEIGHT = 64;												②
    var DEBUG_NODE_SHOW = true;											③
    
    
    var HelloWorldLayer = cc.Layer.extend({									④
        space: null, 														⑤
        ctor: function () {
          
            this._super();
    
    
            this.initPhysics();												⑥
    
    
            this.scheduleUpdate();											⑦
    
    
        }
    		… …
    });
    上述第①行代码是定义精灵宽度常量SPRITE_WIDTH,第②行代码是定义精灵高度常量SPRITE_HEIGHT,第③行代码是定义是否绘制调试遮罩开关常量DEBUG_NODE_SHOW。
    第④行代码是声明HelloWorldLayer层。第⑤行代码声明物理空间成员变量space。第⑥行代码是在构造函数中调用this.initPhysics()语句实现初始化物理引擎。第⑦行代码是在构造函数中调用this.scheduleUpdate()语句开启游戏循环,一旦开启游戏循环就开始回调update(dt)函数。
    HelloWorldLayer中调试相关函数setupDebugNode代码如下:
    setupDebugNode: function () {
    this._debugNode = new cc.PhysicsDebugNode(this.space); ①
    this._debugNode.visible = DEBUG_NODE_SHOW; ②
    this.addChild(this._debugNode); ③
    }
    上述代码第①行创建PhysicsDebugNode对象,它是一个物理引擎调试Node对象,参数是this.space物理空间成员变量。第②行代码是设置绘制调试遮罩visible属性。第③行代码是将调试遮罩对象添加到当前层,如下图所示是设置visible属性true。

    绘制调试遮罩
    注意 绘制调试遮罩在JSB本地方式下运行没有效果,在Web浏览器下运行才能够看到效果。
    HelloWorldLayer中触摸事件相关的代码如下:
       onEnter: function () {
            this._super();
            cc.log("onEnter");
            cc.eventManager.addListener({
                event: cc.EventListener.TOUCH_ONE_BY_ONE,
                onTouchBegan: this.onTouchBegan
            }, this);
        },
        onTouchBegan: function (touch, event) {
            cc.log("onTouchBegan");
            var target = event.getCurrentTarget();
            var location = touch.getLocation();
            target.addNewSpriteAtPosition(location);								①
            return false;
        },
        onExit: function () {
            this._super();
            cc.log("onExit");
            cc.eventManager.removeListeners(cc.EventListener.TOUCH_ONE_BY_ONE);
        }
    上述代码第①行是调用当前层的addNewSpriteAtPosition函数实现是在触摸点添加精灵对象,其中target是当前层对象,注意这里不能使用this。
    HelloWorldLayer中初始化物理引擎initPhysics()函数代码如下:
     initPhysics: function () {
    
    
            var winSize = cc.director.getWinSize();
    
    
            this.space = new cp.Space();										①
            this.setupDebugNode();											②
    
    
            // 设置重力
            this.space.gravity = cp.v(0, -100); 									③
            var staticBody = this.space.staticBody; 								④
    
    
            // 设置空间边界
            var walls = [ new cp.SegmentShape(staticBody, cp.v(0, 0), 
    											cp.v(winSize.width, 0), 0), 					⑤
                new cp.SegmentShape(staticBody, cp.v(0, winSize.height), 
    											cp.v(winSize.width, winSize.height), 0),			⑥
                new cp.SegmentShape(staticBody, cp.v(0, 0), 
    											cp.v(0, winSize.height), 0),					⑦
                new cp.SegmentShape(staticBody, cp.v(winSize.width, 0), 
    											cp.v(winSize.width, winSize.height), 0)			⑧
            ];
            for (var i = 0; i < walls.length; i++) {
                var shape = walls[i];
                shape.setElasticity(1);											⑨
                shape.setFriction(1); 											⑩
                this.space.addStaticShape(shape); 							⑪
            }
        }
    代码第①行new cp.Space()是创建物理空间。第②行代码this.setupDebugNode()是设置调试Node对象。第③行代码this.space.gravity = cp.v(0, -100)是为空间设置重力,cp.v(0, -100)是创建一个cp.v结构体,cp.v是Chipmunk中的二维矢量类型,参数(0, -100)表示只有重力作用物体,-100表示沿着y轴向下,其中的100也是一个经验值。
    第④行代码var staticBody = this.space.staticBody获得从物理空间中获得静态物体。
    代码第⑤~⑧是创建物理空间,它是由4条边线段形状构成的,从上到下分别创建了这4个线段形状(cp.SegmentShape),new cp.SegmentShape语句可以创建一条线段形状,它的构造函数有4个参数,第一个形状所附着的物体,由于是静态物体,本例中使用this.space.staticBody表达式获得静态物体。第二个参数是线段开始点,第三个参数是线段结束点,第四个参数是线段的宽度。
    代码第⑨~⑪行是设置线段形状属性,由于有4个边需要进行循环。其中第⑨行代码是通过函数shape.setElasticity(1)设置弹性系数属性为1。第⑩行代码shape.setFriction(1)设置摩擦系数。
    第⑪行代码this.space.addStaticShape(shape)是将静态物体与形状关联起来。
    HelloWorldLayer中创建精灵addNewSpriteAtPosition()函数代码如下:
     addNewSpriteAtPosition: function (p) {
         cc.log("addNewSpriteAtPosition");
    
    
      		var body = new cp.Body(1, cp.momentForBox(1, SPRITE_WIDTH, SPRITE_HEIGHT));	①
      		body.setPos(p);													②
         this.space.addBody(body);											③
    
    
         var shape = new cp.BoxShape(body, SPRITE_WIDTH, SPRITE_HEIGHT);			④
         shape.setElasticity(0.5);
         shape.setFriction(0.5);
         this.space.addShape(shape);											⑤
    
    
         //创建物理引擎精灵对象
         var sprite = new cc.PhysicsSprite(res.BoxA2_png);							⑥
         sprite.setBody(body);												⑦
         sprite.setPosition(cc.p(p.x, p.y));										
         this.addChild(sprite);												
    }
    上述代码第①行代码是使用cp.Body构造函数创建一个动态物体,构造函数第一个参数质量,这里的1是一个经验值,我们可以通过改变它的大小而改变物体的物理特性。第二参数惯性值,它决定了物体运动时受到的阻力,设置惯性值使用cp.momentForBox函数。cp.momentForBox函数是计算多边形的惯性值,它的第一个参数是惯性力矩[ 惯性力矩,也叫“MOI”,是Moment Of Inertia的缩写,惯性力矩是用来判断一个物体在受到力矩作用时,容不容易绕着中心轴转动的数值。——引自于百度百科 http://www.baike.com/wiki/惯性力矩],这里的1也是一个经验值,第二个参数是设置物体的宽度,第三个参数是设置物体的高度,类似的函数还有很多,如cp.momentForBox、cp.momentForSegment和cp.momentForCircle等。
    第②行代码body.setPos(p)是设置物体重心(物体的几何中心)的坐标。第③行代码this.space.addBody(body)是把物体添加到物理空间中。
    第④行代码是创建cp.BoxShape形状对象。第⑤行代码this.space.addShape(shape)是添加形状到空间中。
    第⑥行代码是创建物理引擎精灵对象,其中cc.PhysicsSprite是由Cocos2d-JS提供的物理引擎精灵对象,采用cc.PhysicsSprite类自动地将精灵与物体位置和旋转角度同步起来,我们在游戏循环函数中需要简单的语句就可以实现它们的同步了。代码第⑦行sprite.setBody(body)是设置精灵所关联的物体。
    HelloWorldLayer中创建精灵update函数代码如下:
    update: function (dt) {
        		var timeStep = 0.03;												①
           	this.space.step(timeStep);											②
        }
    上述代码第①行的timeStep表示自上一次循环过去的时间,它影响到物体本次循环将要移动的距离和旋转的角度。我们不建议使用update 的dt参数作为timeStep,因为dt时间是上下浮动的,所以使用dt作为timeStep时间,物体的运动速度就不稳定。我们建议使用固定的timeStep时间。
    第②行代码this.space.step(timeStep)更新物理引擎世界。
    最后我们要修改project.json文件,添加模块声明,代码如下:
    {
        "project_type": "javascript",
    
    
        "debugMode" : 1,
        "showFPS" : true,
        "frameRate" : 60,
        "id" : "gameCanvas",
        "renderMode" : 2,
        "engineDir":"frameworks/cocos2d-html5",
    
    
    		"modules" : ["cocos2d", "external"],										①
    
    
        "jsList" : [
            "src/resource.js",
            "src/app.js"
        ]
    }

    我们在第①行"modules"配置中添加external模块,external模块包含了chipmunk等子模块,这些模块的定义大家可以打开<工程目录>\frameworks\cocos2d-html5\ moduleConfig.json,这里Cocos2d-JS的所有模块,以及每个模块所包含的js文件。


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