本系列文章由zhmxy555(毛星雲)編寫,轉載請註明出處。 http://qianmo.blog.51cto.com/5127279/875502
作者:毛星雲 郵箱: [email protected] 歡迎郵件交流編程心得
我們可以毫不誇張的說,在當今的任意一款成功的3D遊戲引擎中,物理建模都是非常核心的部分。
比如當今最高水平的、大名鼎鼎的引擎Unreal Engine 3 (虛幻3),比如國產第一單機遊戲《仙劍奇俠傳》四代與五代採用的引擎Renderware,都有着健壯而強大的代碼負責着引擎內部完善的物理建模。
爲了設計出立足實際,聯繫現實的遊戲,爲了我們研發出能有與現實物理現象大體相同的遊戲效果,以致給玩家一個身臨其境的遊戲體驗,我們必須進行合適的物理建模。
其實吧,在任何一款成功的遊戲中,有關物理的代碼都佔着很大的比重,所以在開發遊戲過程中,進行優秀的物理建模是非常必要的。
在之後會推出的幾節關於遊戲物理建模的文章裏,我們會介紹一些最基本的物理模型,這些內容暫時不包含微積分的知識,不會超出高中物理的範圍,非常的通俗易懂。
但恰恰通過這些看似簡單的模型,我們可以毫不費力地親手編寫出屬於自己的2D或3D遊戲。
至於你信不信,反正淺墨是信了,呵呵。
關於本節的知識點,是勻速與加速運動,他們在遊戲領域裏運用可謂非常的廣泛。
譬如Dota裏每個英雄都是以一個固定的速度進行勻速運動的,比如靈魂守衛TerroBlade的初始移動速度就爲310,裝備鞋子之後就會更快(當然我們這裏沒考慮英雄被技能和物品減速時的速度),如果是吃了加速神符或者狼人變身之後就是以522的極速進行勻速運動了。又比如《極品飛車》系列涉及到的跑車勻速,變速行駛的問題。又如憤怒的小鳥,我們可以把裏面每隻小鳥的運動軌跡看做斜拋運動,將其速度按X與Y軸進行分解處理,在鳥飛翔的途中軌跡的運算,運用的就是本節的知識。(重力加速度會在之後的文章裏講解)
本節依舊先是基礎知識的講解,再附上一個demo供大家鞏固提高。
一、基礎知識講解
1.勻速運動
通常情況下,一個會移動的物體都是具有“速度”的,這個速度我們可以進行正交分解,看做各個方向上“速度分量”的合成。
這裏我們設一個物體的移動速度爲V,x方向的速度分量爲Vx,y方向上的速度分量爲Vy.
勻速運動實際上就是Vx與Vy保持恆定不變。
在設計2D平面上物體的勻速運動時,每次畫面更新時,利用物體速度分量Vx與Vy的值來計算下次物體出現的位置,產生物體移動的效果,這樣的原理實現方式我們可以表示爲:
下次X軸座標=在X軸上的速度分量+當前X軸座標
下次Y軸座標=在Y軸上的速度分量+當前Y軸座標
2.加速運動
加速運動就是具有加速度的運動,它的速度會隨着時間而改變。
公式我們可以表示如下:
V=Vo+at
這是高中物理運動學裏最基本的公式了~其中,V爲當前速度,V0爲初速度,a爲加速度,t爲物體從速度爲V0時記起的時間
那麼同樣將此速度分解,我們得到:
Vx=Vxo+axt
Vy=Vyo+ayt
我們設時間間隔t=1
則我們可以推算出加入加速度之後,物體下一刻所在的位置:
Sx=Sxo+Vx*1
Sy=Syo+Vy*1
將這兩個公式運用到我們的代碼裏面就可以實現加速運動的模擬了。
這些知識都是非常基礎的,實現方式都非常的簡單,但是還有頗多細節,希望好學的你能多思考,多挖掘。
二、在一個完整的demo中將知識融會貫通
瞭解了基本運動學的原理之後,下面我們就來一起看下這節筆記裏面的demo,在實例中將本節知識融會貫通。
這節的demo是一個勻速運動,碰到窗口邊緣時就進行反彈的“憤怒的小鳥”,非常的可愛。
淺墨感覺學完這節後大家就可以自己實現win7裏的那個”多彩氣泡“的屏幕保護程序,有興趣的朋友可以試着寫寫看,調用一些Windows API函數就來了。
好了,我們依舊貼出詳細註釋的源代碼~
- #include "stdafx.h"
- #include <stdio.h>
- //全局變量聲明
- HINSTANCE hInst;
- HBITMAP bg,bird;
- HDC hdc,mdc,bufdc;
- HWND hWnd;
- DWORD tPre,tNow,tCheck;
- RECT rect; //定義一個RECT結構體,用於儲存內部窗口區域的座標
- int x=50,y=50,vx=15,vy=15; //x與y是小鳥在窗口中的貼圖座標,vx與vy爲小鳥在x與y軸運動的速度分量
- //全局函數聲明
- ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
- BOOL InitInstance(HINSTANCE, int);
- LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
- void MyPaint(HDC hdc);
- //****WinMain函數,程序入口點函數**************************************
- int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,
- HINSTANCE hPrevInstance,
- LPSTR lpCmdLine,
- int nCmdShow)
- {
- MSG msg;
- MyRegisterClass(hInstance);
- //初始化
- if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
- {
- return FALSE;
- }
- //消息循環
- GetMessage(&msg,NULL,NULL,NULL); //初始化msg
- while( msg.message!=WM_QUIT )
- {
- if( PeekMessage( &msg, NULL, 0,0 ,PM_REMOVE) )
- {
- TranslateMessage( &msg );
- DispatchMessage( &msg );
- }
- else
- {
- tNow = GetTickCount();
- if(tNow-tPre >= 40)
- MyPaint(hdc);
- }
- }
- return msg.wParam;
- }
- //****設計一個窗口類,類似填空題,使用窗口結構體*********************
- ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
- {
- WNDCLASSEX wcex;
- wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
- wcex.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
- wcex.lpfnWndProc = (WNDPROC)WndProc;
- wcex.cbClsExtra = 0;
- wcex.cbWndExtra = 0;
- wcex.hInstance = hInstance;
- wcex.hIcon = NULL;
- wcex.hCursor = NULL;
- wcex.hCursor = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
- wcex.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1);
- wcex.lpszMenuName = NULL;
- wcex.lpszClassName = "canvas";
- wcex.hIconSm = NULL;
- return RegisterClassEx(&wcex);
- }
- //****初始化函數*************************************
- // 加載位圖資源並取得內部窗口區域信息
- BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
- {
- HBITMAP bmp;
- hInst = hInstance;
- hWnd = CreateWindow("canvas", "淺墨的窗口" , WS_OVERLAPPEDWINDOW,
- CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);
- if (!hWnd)
- {
- return FALSE;
- }
- MoveWindow(hWnd,10,10,600,450,true);
- ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
- UpdateWindow(hWnd);
- hdc = GetDC(hWnd);
- mdc = CreateCompatibleDC(hdc);
- bufdc = CreateCompatibleDC(hdc);
- bmp = CreateCompatibleBitmap(hdc,640,480);
- SelectObject(mdc,bmp);
- bg = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"bg.bmp",IMAGE_BITMAP,640,480,LR_LOADFROMFILE);
- bird = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"angrybird.bmp",IMAGE_BITMAP,120,60,LR_LOADFROMFILE);
- GetClientRect(hWnd,&rect); //取得內部窗口區域的大小
- MyPaint(hdc);
- return TRUE;
- }
- //****自定義繪圖函數*********************************
- // 1.進行窗口貼圖
- // 2.計算小鳥貼圖座標並判斷小鳥是否碰到窗口邊沿
- void MyPaint(HDC hdc)
- {
- SelectObject(bufdc,bg);
- BitBlt(mdc,0,0,640,480,bufdc,0,0,SRCCOPY);
- SelectObject(bufdc,bird);
- BitBlt(mdc,x,y,60,60,bufdc,60,0,SRCAND);
- BitBlt(mdc,x,y,60,60,bufdc,0,0,SRCPAINT);
- BitBlt(hdc,0,0,640,480,mdc,0,0,SRCCOPY);
- //計算X軸貼圖座標與速度
- x += vx;
- if(x <= 0)
- {
- x = 0;
- vx = -vx;
- }
- else if(x >= rect.right-60)
- {
- x = rect.right - 60;
- vx = -vx;
- }
- //計算Y軸貼圖座標與速度
- y += vy;
- if(y<=0)
- {
- y = 0;
- vy = -vy;
- }
- else if(y >= rect.bottom-60)
- {
- y = rect.bottom - 60;
- vy = -vy;
- }
- tPre = GetTickCount(); //記錄此次繪圖時間
- }
- ////****消息處理函數***********************************
- LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
- {
- switch (message)
- {
- case WM_KEYDOWN: //按鍵消息
- if(wParam==VK_ESCAPE) //按下【Esc】鍵
- PostQuitMessage(0);
- break;
- case WM_DESTROY: //窗口結束消息
- DeleteDC(mdc);
- DeleteDC(bufdc);
- DeleteObject(bg);
- DeleteObject(bird);
- ReleaseDC(hWnd,hdc);
- PostQuitMessage(0);
- break;
- default: //其他消息
- return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
- }
- return 0;
- }
運行時會帶有幻影的錯覺,實際上是因爲這樣的動畫實現方式比較簡單。
畢竟畫面不是我們目前所追求的東西,目前我們主要學的是思想,關於華麗的遊戲畫面,這將是我們在後面的DirectX與遊戲引擎中才需要講究的東西。
下面是運行的截圖:
本節到這裏就結束了。
本篇的精簡版的源代碼請點擊這裏下載: 【Visual C++】Note_Code_18
(所謂精簡版,就是刪除了幾個無用的大文件,例如例如sdf,pch,有的朋友因爲這個問題在編譯的時候遇到了warning與error,其實不用怕,編譯器會在第一次編譯鏈接的時候再次生成這些文件,我們只要二次編譯就可以了。)
本篇的完整版的源代碼請點擊這裏下載: 【Visual C++】Note_Code_18_full
(爲了不給大家帶來編譯時的困惑,我補上了這個完整版。以後的文章裏面還是會採用上傳完整版形式,以免給大家帶來不必要的困惑.
感謝一直支持【Visual C++】遊戲開發筆記系列專欄的朋友們,也請大家繼續關注我的專欄,我一有時間就會把自己的學習心得,覺得比較好的知識點寫出來和大家一起分享。
精通遊戲開發的路還很長很長,非常希望能和大家一起交流,共同學習,共同進步。
大家看過後覺得值得一看的話,可以頂一下這篇文章,你們的支持是我繼續寫下去的動力~
如果文章中有什麼疏漏的地方,也請大家指正。也希望大家可以多留言來和我探討編程相關的問題。
最後,謝謝你們一直的支持~~~
——————————淺墨於2012年4月24日