Chipmunk-js物理引擎学习笔记

一、基本概念##

空间：在Chipmunk中，空间是所有对象容器。因此，刚体、形状、链接节点等对象都需要添加到空间中。空间控制这些对象的相互作用。
刚体：物理上的刚体指的是在运动和受力作用后，形状和大小不改变的物体。Chipmunk中的刚体拥有质量、位置、速度、角速度等物理性质。须注意的是，添加到空间中的刚体只是一个质点，需要为其赋予形状后，它才有面积或体积的性质。
形状：形状定义了物体碰撞的外形，同时包括物体如弹性系数、摩擦系数等表面的性质；你可以对一个刚体赋予多个形状，同一物体的形状不会碰撞。
连接节点：连接节点定义刚体之间的连接方式。

二、Chipmunk-js与Chipmunk的区别##

运行速度下降了，Chipmunk-js大概比Chipmunk慢了3倍的样子，Chipmunk的作者说用纯C写的部分原因就是它运行速度很快哈哈
Chipmunk-js用面向对象的形式来写，所以函数名些许不同，比如cpvadd(a, b)变成了cp.vadd(a, b)；
去除了函数中描述数组长度的参数，比如:

    cpMomentForPoly(mass, numVerts, *verts, offset);

变成了:

    cp.momentForPoly(mass, verts, offset);

去除了大部分getter和setter函数。

三、 HelloChipmunk案例##

使用Chipmunk物理引擎进行开发的一般步骤为：

（1）创建物理空间；

（2）指定空间边界；

（3）创建空间中的物体；

（4）创建空间中的形状；

（5）连接精灵与物体（实现物体可视化）；

（6）检测碰撞。

使用Chipmunk-js基本遵循以上步骤，首先创建页面结构：

<!DOCTYPE html>

<html>

<head>

	<title>hello Chipmunk</title>

</head>

<body>

	<canvas></canvas>

</body>

	<style type="text/css">

		html {background-color: grey;}

		canvas {background-color: black;}

	</style>

        <!-- 注意必须先引入cp.js -->

	<script type="text/javascript" src="./cp.js"></script>

	<script type="text/javascript" src="./hellochipmunk.js"></script>

</html>

下载cp.js存放至根目录下；

在根目录创建hellochipmunk.js文件，首先创建物理空间：

var height = 480; //界面的高度

var width = 640;//界面的宽度

/*** 物理空间 ***/

function World() {

	//初始化空间和重力

	this.space = new cp.Space();//创建空间

	var v = cp.v;//cp.v是chipmunk中定义的二维空间矢量

	this.space.gravity = v(0, 100);//设置重力矢量，重力数值越大，下落加速度越大

	//添加空间的边界条件。需要设置边界的形状、弹性系数、摩擦系数。

	this.addBoundary = function() {

		//设置左边界。

		var left = this.space.addShape(new cp.SegmentShape(this.space.staticBody, v(0, 0), v(0, height), 2));

		//设置边界的弹性系数。0.0表示完全非弹性碰撞，1.0表示弹性碰撞。

		left.setElasticity(0.5);

		//设置摩擦系数。0.0表示无摩擦。

		left.setFriction(1);

		//设置右边界。

		var right = this.space.addShape(new cp.SegmentShape(this.space.staticBody, v(width, 0), v(width, height), 2));

		right.setElasticity(0.5);

		right.setFriction(1);

		//设置上边界。

		var top = this.space.addShape(new cp.SegmentShape(this.space.staticBody, v(0, 0), v(width, 0), 2));

		top.setElasticity(0.5);

		top.setFriction(1);

		//设置底边界。

		var bottom = this.space.addShape(new cp.SegmentShape(this.space.staticBody, v(0, height), v(width, height), 2));

		bottom.setElasticity(0.5);

		bottom.setFriction(1);

	}

	//添加球体。首先需要在空间中创建一个刚体，为其赋予质量、转动惯量；

	//然后需要指名刚体的形状，这里我们创建的是球体，所以为物体添加一个圆形的形状

	this.addBody = function() {

		var radius = 25;

		var mass = 1;

		//设置球体的转动惯量，这里使用库中的一个函数计算其惯量

		var moment = cp.momentForCircle(mass, 0, radius, cp.vzero);

		//在空间中创建球体

		var ballBody = new cp.Body(mass, moment);

		this.space.addBody(ballBody);

		ballBody.setPos(v(width/2, height/3));

		//为球体添加形状

		var ballShape = new cp.CircleShape(ballBody, radius, cp.vzero);

		this.space.addShape(ballShape);

		ballShape.setFriction(1);

		ballShape.setElasticity(0.7);

	}

}

然后在画布上将物理空间绘画出来：

/*** 在画布中实现可视化 ***/

function Canvas() {

	var _this = this;

	this.cns = document.getElementsByTagName('canvas')[0];//设置画布大小

	this.cns.height = height;

	this.cns.width =  width;

	this.ctx =  this.cns.getContext('2d');

	this.drawLine = function(ctx, a, b) {

		this.ctx.beginPath();

		this.ctx.moveTo(a.x, a.y);

		this.ctx.lineTo(b.x, b.y);

		this.ctx.stroke();

	};

	this.drawCircle = function(ctx, c, radius) {

		this.ctx.lineWidth = 3;

		this.ctx.beginPath();

		this.ctx.arc(c.x, c.y, radius, 0, 2*Math.PI, false);

		this.ctx.fill();

		this.ctx.stroke();

	};

	this.draw = function(world) {

		_this.ctx.strokeStyle = 'white';

		_this.ctx.lineCap = 'round';

		_this.ctx.clearRect(0, 0, _this.cns.width, _this.cns.height);

		_this.ctx.font = "16px sans-serif";

		_this.ctx.lineCap = 'round';

		world.space.eachShape(function(shape) {

			_this.ctx.fillStyle = 'red'

			shape.draw(_this.ctx);

		})

	}

	cp.PolyShape.prototype.draw = function(ctx) {

	    ctx.lineWidth = 2;

	    ctx.beginPath();

	    ctx.fillStyle = 'blue';

	    var verts = this.tVerts;

	    var len = verts.length;

	    var lastPoint = new cp.Vect(verts[len - 2], verts[len - 1]);

	    ctx.moveTo(lastPoint.x, lastPoint.y);

	    for(var i = 0; i < len; i+=2){

	        var p = new cp.Vect(verts[i], verts[i+1]);

	        ctx.lineTo(p.x, p.y);

	    }

	    ctx.fill();

	    ctx.stroke();

	};

	cp.SegmentShape.prototype.draw = function(ctx) {

		ctx.lineWidth = Math.max(1, this.r * 2);

		_this.drawLine(ctx, this.ta, this.tb);

	};

	cp.CircleShape.prototype.draw = function(ctx) {

		_this.drawCircle(ctx, this.tc, this.r);

		// 显示球体中的一条半径，从而可以清楚观察到球体的转动

		_this.drawLine(ctx,this.tc, cp.v.mult(this.body.rot, this.r).add(this.tc));

	};

}

最后运行空间，通过更新画布来显示动画：

var raf = window.requestAnimationFrame

	|| window.webkitRequestAnimationFrame

	|| window.mozRequestAnimationFrame

	|| window.oRequestAnimationFrame

	|| window.msRequestAnimationFrame

	|| function(callback) {

		return window.setTimeout(callback, 1000 / 60);

	};

var drawFrame = function() {

	var dt = 1/60;

	//每dt个时间步内更新空间。

	world.space.step(dt);

	//刷新画布图像

	canvas.draw.call(this, world);

	raf(drawFrame);

};

var world = new World();//（1）创建物理空间；

world.addBoundary();//（2）指定空间边界；

world.addBody();//（3）创建空间中的物体；（4）创建空间中的形状；

var canvas = new Canvas();//（5）连接精灵与物体（实现物体可视化）；

drawFrame();

使用浏览器打开后的：

四、添加阻挡方块##

我们可以在球体下落的路径上添加一个方块，模拟球体与方块的碰撞现象。在如弹一弹的小游戏中，实现原理与此类似，它们是在球体与方块碰撞后加入了回调函数，以实现加分或方块消失等事件

可以将阻挡方块看作是一种边界条件，我们在World里的addBoundary函数添加：

//添加阻挡方块

var blockBody = new cp.Body(Infinity, Infinity);//由于方块是静止的，我们设它的质量和转动惯量为无穷大

blockBody.setPos(cp.v(width/2, height*2/3));

blockBody.setAngle(0.1);//设置方块偏转角度

var block = this.space.addShape(new cp.BoxShape(blockBody, 50, 50),);

block.setElasticity(1);

block.setFriction(1);

最终效果：

引擎的具体实现细节可参考Chipmunk的文档，虽然函数名等有出入，但大致实现思路是一样的哈~

巴特西

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一、基本概念##

二、Chipmunk-js与Chipmunk的区别##

三、 HelloChipmunk案例##

四、添加阻挡方块##

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四、 添加阻挡方块##

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