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Box2D-Shape(六)

形状

一个物体可以具有零个或多个形状。具有多个形状的物体有时称为复合体。

形状包含以下内容：

这些将在以下章节中详细描述。

形状的生命周期

形状通过初始化形状定义和形状原型来创建。这些将传递给每种形状类型特定的创建函数。

b2ShapeDef shapeDef = b2DefaultShapeDef();
shapeDef.density = 10.0f;
shapeDef.friction = 0.7f;
 
b2Polygon box = b2MakeBox(0.5f, 1.0f);
b2ShapeId myShapeId = b2CreatePolygonShape(myBodyId, &shapeDef, &box);

这段代码创建了一个多边形并将其附加到物体上。你不需要存储形状ID，因为在父物体销毁时形状会自动销毁。但是，如果你计划稍后更改形状的属性，可能需要存储形状ID。

你可以在一个物体上创建多个形状。它们都可以为物体的质量做出贡献。这些形状之间不会相互碰撞，并且可以重叠。

你可以销毁物体上的形状。你可以通过这种方式模拟可破碎的物体。否则，你可以让物体销毁时自动销毁附加的形状。

b2DestroyShape(myShapeId);

材料属性如密度、摩擦力和恢复系数与形状关联，而不是与物体关联。由于你可以将多个形状附加到一个物体上，这允许更多的设置。例如，你可以制造一个后部较重的汽车。

密度

形状的密度用于计算父物体的质量属性。密度可以是零或正值。通常应为所有形状使用相似的密度，这将提高堆叠的稳定性。

当你设置密度时，物体的质量不会立即调整。你必须调用 b2Body_ApplyMassFromShapes() 才能让这一变化生效。一般情况下，应在 b2ShapeDef 中设定形状密度，并避免在以后修改，因为这可能代价昂贵，特别是在复合体上。

b2Shape_SetDensity(myShapeId, 5.0f);
b2Body_ApplyMassFromShapes(myBodyId);

摩擦力

摩擦力用于使物体相互滑动时更加真实。Box2D支持静摩擦和动摩擦，但使用相同的参数。Box2D尝试准确模拟摩擦力，其强度与法向力成比例。这称为库仑摩擦。摩擦力参数通常设置在0到1之间，但可以是任何非负值。摩擦力为0表示没有摩擦，而值为1表示摩擦力很强。当两个形状之间计算摩擦力时，Box2D必须结合两个父形状的摩擦力参数。这通过几何平均数来完成：

float mixedFriction = sqrtf(b2Shape_GetFriction(shapeIdA) * b2Shape_GetFriction(shapeIdB));

如果一个形状的摩擦力为零，则混合摩擦力也为零。

恢复系数

恢复系数用于使物体弹跳。恢复系数的值通常设置在0到1之间。考虑将球掉在桌子上。值为零表示球不会弹跳，这称为非弹性碰撞。值为一表示球的速度将完全反射，这称为完全弹性碰撞。恢复系数的结合使用如下公式：

float mixedRestitution = b2MaxFloat(b2Shape_GetRestitution(shapeIdA), b2Shape_GetRestitution(shapeIdB));

恢复系数以这种方式组合，这样你可以有一个弹性球而不必让地面也弹性。

当一个形状产生多个接触时，恢复系数是近似模拟的。这是因为Box2D使用顺序求解器。当碰撞速度很小时，Box2D还会使用非弹性碰撞。这是为了防止抖动。请参见 b2WorldDef::restitutionThreshold。

过滤

碰撞过滤使你可以有效地防止形状之间的碰撞。例如，假设你创建了一个骑自行车的角色。你希望自行车与地形碰撞，角色也与地形碰撞，但不希望角色与自行车碰撞（因为它们必须重叠）。Box2D通过使用类别、掩码和组支持这种碰撞过滤。

Box2D支持32个碰撞类别。对于每个形状，你可以指定其所属的类别。你还可以指定此形状可以与哪些类别碰撞。例如，你可以指定在多人游戏中玩家之间不发生碰撞。建议识别出所有应该碰撞的情况，而不是识别不应该碰撞的情况。这样你就不会遇到使用双重否定的情况。你可以使用掩码位指定可以碰撞的对象。例如：

enum MyCategories
{
    PLAYER = 0x00000002,
    MONSTER = 0x00000004,
};
 
b2ShapeDef playerShapeDef = b2DefaultShapeDef();
b2ShapeDef monsterShapeDef = b2DefaultShapeDef();
playerShapeDef.filter.categoryBits = PLAYER;
monsterShapeDef.filter.categoryBits = MONSTER;
 
// 玩家与怪物碰撞，但不与其他玩家碰撞
playerShapeDef.filter.maskBits = MONSTER;
 
// 怪物与玩家和其他怪物碰撞
monsterShapeDef.filter.maskBits = PLAYER | MONSTER;

碰撞发生的规则如下：

uint32_t catA = shapeA.filter.categoryBits;
uint32_t maskA = shapeA.filter.maskBits;
uint32_t catB = shapeB.filter.categoryBits;
uint32_t maskB = shapeB.filter.maskBits;
 
if ((catA & maskB) != 0 && (catB & maskA) != 0)
{
    // 形状可以碰撞
}

另一种过滤功能是碰撞组。碰撞组允许你指定组索引。具有相同组索引的所有形状要么总是碰撞（正索引），要么永不碰撞（负索引）。组索引通常用于某种相关的事物，如自行车的各个部分。在以下示例中，shape1 和 shape2 总是碰撞，而 shape3 和 shape4 从不碰撞。

shape1Def.filter.groupIndex = 2;
shape2Def.filter.groupIndex = 2;
shape3Def.filter.groupIndex = -8;
shape4Def.filter.groupIndex = -8;

不同组索引的形状之间的碰撞按类别和掩码位进行过滤。如果两个形状具有相同的非零组索引，则这将覆盖类别和掩码。碰撞组的优先级高于类别和掩码。

请注意，Box2D中自动发生的其他碰撞过滤。以下是列表：

有时你可能需要在形状已创建后更改碰撞过滤。你可以使用 b2Shape_GetFilter() 和 b2Shape_SetFilter() 在现有形状上获取和设置 b2Filter 结构。更改过滤是昂贵的操作，因为它会导致接触点被销毁。

链形状

链形状提供了一种有效的方式将许多线段连接在一起，以构建静态游戏世界。链形状自动消除幽灵碰撞，并提供单面碰撞。

如果你不关心幽灵碰撞，你可以创建一堆双面段形状。性能是相似的。

使用链形状的最简单方法是创建环路。只需提供一个顶点数组。

b2Vec2 points[4] = {
    {1.7f, 0.0f},
    {1.0f, 0.25f},
    {0.0f, 0.0f},
    {-1.7f, 0.4f}};
 
b2ChainDef chainDef = b2DefaultChainDef();
chainDef.points = points;
chainDef.count = 4;
 
b2ChainId myChainId = b2CreateChain(myBodyId, &chainDef);
 
// 稍后...
b2DestroyChain(myChainId);
 
// 为安全起见，将ID置空
myChainId = b2_nullChainId;

段的法线方向取决于绕行顺序。逆

时针绕行顺序将法线定向为向外，而顺时针绕行顺序将法线定向为向内。

你可能有一个滚动的游戏世界，并希望将几条链连接在一起。你可以使用幽灵顶点连接链。要做到这一点，必须使每条链的前三个或后三个点重叠。详情请参见样本 ChainLink。

链形状的自相交是不支持的。它可能有效，也可能无效。防止幽灵碰撞的代码假设链没有自相交。此外，非常接近的顶点可能会导致问题。确保所有点之间的距离大约超过一厘米。

每条链中的每个段都作为一个 b2SmoothSegment 形状在物体上创建。如果你有一个平滑段形状的形状ID，你可以获得其所属的链ID。如果该形状不是平滑段，则返回 b2_nullChainId。

b2ChainId chainId = b2Shape_GetParentChain(myShapeId);

你不能直接创建平滑段形状。

传感器

有时游戏逻辑需要知道两个形状何时重叠，但不应该产生碰撞响应。这可以通过使用传感器来完成。传感器是一种检测重叠但不产生响应的形状。

你可以将任何形状标记为传感器。传感器可以是静态、运动或动态的。请记住，一个物体可以具有多个形状，并且可以混合使用传感器和实心形状。此外，传感器仅在至少一个物体是动态的情况下形成接触，因此你不会获得运动与运动、运动与静态或静态与静态之间的传感器重叠检测。最后，传感器不会检测其他传感器的重叠。

传感器重叠检测是通过事件实现的，事件将在下文中描述。

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