基于Egret引擎P2物理系統(tǒng)技術(shù)研究

馮長(zhǎng)寶 佟鑫 賈騁

摘要

通常情況下，游戲中的對(duì)象會(huì)按照物理規(guī)律進(jìn)行移動(dòng)，能體現(xiàn)重力、反作用力、加速度等物理特性，實(shí)現(xiàn)自由落體、拋物線運(yùn)動(dòng)、以及物理碰撞現(xiàn)象的模擬，給玩家?guī)?lái)更多“真實(shí)”的游戲體驗(yàn)。本文將介紹Egret引擎中物理引擎模塊¹P2物理引擎，并將P2物理引擎的應(yīng)用進(jìn)行舉例分析。

【關(guān)鍵詞】Egret 物理運(yùn)動(dòng) P2物理引擎

游戲中很多的物理運(yùn)動(dòng)都是由物理引擎來(lái)完成的，我們可以把游戲引擎看成是汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，它決定著汽車的性能和穩(wěn)定性，而汽車的速度、操作這些都是建立在引擎的基礎(chǔ)上的。游戲也是如此，在游戲中采用物理引擎，可以制作出賞心悅目的賽車游戲，還有血腥暴力的射擊游戲，有了物理引擎，可以最大限度的還原游戲的真實(shí)度。本文以創(chuàng)建一個(gè)P2物理項(xiàng)目為例，介紹在Egret引擎中使用P2物理引擎來(lái)完成對(duì)重力的模擬。

1 P2物理引擎介紹

國(guó)內(nèi)較成熟的物理引擎包括Box2D，還有今天的主題P2物理引擎。Box2D是一款基于C++語(yǔ)言編寫(xiě)的物理游戲引擎，被廣泛應(yīng)用在各類物理游戲中，比如風(fēng)靡一時(shí)的游戲《憤怒的小鳥(niǎo)》。雖然它給開(kāi)發(fā)者提供了簡(jiǎn)單友好的接口，但是在H5游戲平臺(tái)中，因?yàn)樾实南拗扑谋憩F(xiàn)沒(méi)有那么出色。來(lái)自斯德哥爾摩大學(xué)的Stefan Hedman，在基于Javascript的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了一款面向H5游戲的2D物理引擎P2。集成了各種復(fù)雜的物理公式和算法，可以幫助我們輕松地實(shí)現(xiàn)碰撞、加速、自由落體等物理現(xiàn)象的模擬。

2 創(chuàng)建P2物理項(xiàng)目

在Egret引擎中通過(guò)P2物理引擎來(lái)完成對(duì)物理運(yùn)動(dòng)的模擬，一般的過(guò)程如下：導(dǎo)入P2引擎庫(kù)->創(chuàng)建世界world->創(chuàng)建地面ground->創(chuàng)建剛體->創(chuàng)建調(diào)試模擬視圖，刷新世界。

P2引擎庫(kù)的導(dǎo)入要使用Egret提供的第三方庫(kù)集成方法，在項(xiàng)目的配置文件egretProperties.json中添加第三方庫(kù);將P2引擎以name命名為模塊，以path定義P2引擎庫(kù)的目錄路徑，應(yīng)當(dāng)注意的是P2引擎庫(kù)應(yīng)與項(xiàng)目目錄同級(jí);在IDE的終端面板中執(zhí)行egret build-e命令就會(huì)把P2引擎庫(kù)編譯到項(xiàng)目中，成功后就可以使用了。

世界對(duì)應(yīng)P2引擎庫(kù)中的World類，類似于渲染引擎中的stage舞臺(tái)，該World對(duì)象有一個(gè)Vec2類型的屬性gravity，模擬重力加速度;它有兩個(gè)元素，水平x方向和垂直y方向的分量，以數(shù)組來(lái)表示。當(dāng)將gravity設(shè)置為[0，0]時(shí)表示為失重狀態(tài)，[0，10]表示只有垂直方向的重力，如果將x、y都設(shè)置非。的數(shù)值后，重力將不再是垂直向下的，而是朝[x，y]方向。

形狀是物理游戲中進(jìn)行碰撞模擬的一個(gè)基礎(chǔ)，地面ground的創(chuàng)建是由Plane平面形狀來(lái)完成，這是一個(gè)特殊的形狀，它沿y軸負(fù)方向無(wú)限擴(kuò)展，x軸的寬度也是無(wú)限的。Plane平面形狀需要添加到body剛體中，并通過(guò)調(diào)整剛體的angle角度，使平面朝向不同的方向，可以模擬墻體、地面。

接下來(lái)就是要?jiǎng)?chuàng)建游戲中的主角—body剛體了，剛體擁有速度、角度、質(zhì)量等物理屬性，通過(guò)形狀對(duì)象來(lái)表現(xiàn)出具體的形狀，常見(jiàn)的形狀有圓形、矩形、膠囊形狀、粒子、線段、多邊形等。分別創(chuàng)建body剛體對(duì)象和shape形狀對(duì)象，并通過(guò)使用addShpe（）方法將形狀添加到剛體中;設(shè)置形狀的屬性，position可以設(shè)置形狀相對(duì)于剛體本地坐標(biāo)中心的偏移量，影響剛體的重心，angle設(shè)置形狀傾斜的角度，material設(shè)置形狀的材質(zhì)，可以使形狀發(fā)生碰撞時(shí)表現(xiàn)出不同的特性。對(duì)于剛體對(duì)象來(lái)說(shuō)，它本身也具有一定的屬性：速度、角度、質(zhì)量等。我們通過(guò)position屬性來(lái)對(duì)剛體進(jìn)行定位和移動(dòng)，在進(jìn)行物理模擬的過(guò)程中，會(huì)刷新剛體坐標(biāo);velocity設(shè)置剛體的線性速度，它是一個(gè)Vec2類型的對(duì)象，用數(shù)組來(lái)表示，數(shù)組中第一個(gè)元素表示水平方向的速度，當(dāng)值>0時(shí)表示速度方向向右;第二個(gè)元素表示垂直方向的速度，當(dāng)值>0時(shí)表示速度方向向下。

剛體創(chuàng)建完成就要對(duì)它進(jìn)行形狀貼圖了，使剛體能夠以游戲圖像素材來(lái)顯示出來(lái)。貼圖的過(guò)程，就是要實(shí)時(shí)刷新圖像素材的坐標(biāo)和角度，使其能夠與剛體對(duì)應(yīng)上。為剛體添加自定義屬性u(píng)serData，保存對(duì)應(yīng)圖像素材的引用。world世界中所有的剛體都保存在bodies數(shù)組中，遍歷數(shù)組中的每一個(gè)剛體，如果其userData不為空，則實(shí)時(shí)更新對(duì)應(yīng)圖像素材的坐標(biāo)和角度。

模擬視圖通過(guò)p2DebugDraw類中的drawDebug（）方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用當(dāng)前world對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)p2DebugDraw類對(duì)象，并添加egret.Event.ENTER FRAME事件偵聽(tīng)，在事件偵聽(tīng)回調(diào)函數(shù)中，調(diào)用drawDebugo方法，繪制P2引擎中的所有剛體對(duì)象，對(duì)所有剛體實(shí)時(shí)刷新。

由于我們將world對(duì)象通過(guò)gravity屬性設(shè)置了重力加速度，當(dāng)剛體對(duì)象在舞臺(tái)上創(chuàng)建后，由于重力加速度將垂直向下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，當(dāng)與plane平面形狀發(fā)生碰撞時(shí)，由于每個(gè)剛體的material材質(zhì)屬性不同，發(fā)生碰撞后反彈的速度會(huì)不相同。

3 結(jié)論

本文從P2引擎的基本元素入手，分析探討了P2引擎庫(kù)的導(dǎo)入，如何去創(chuàng)建一個(gè)物理模擬世界，通過(guò)對(duì)world，剛體等對(duì)象進(jìn)行相應(yīng)的屬性設(shè)置，實(shí)時(shí)刷新視圖模擬，來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)模擬重力運(yùn)動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]張?chǎng)卫?Egret HTML5游戲開(kāi)發(fā)指南.北京：電子工業(yè)出版社，2016.

[2]認(rèn)識(shí)HTML5 2D物理引擎P2.ht tp：//bbs.egret.com/thread-6950-1-1.html.