U2it iOS ऐप में Box2D भौतिकी इंजन एकीकरण

नमस्ते!

आज हम दिखाएंगे कि मानक Apple फ्रेमवर्क का उपयोग करके लिखे गए किसी भी गेम एप्लिकेशन में Box2D भौतिकी इंजन को एकीकृत करना कितना आसान है। एक उदाहरण छह महीने पहले हमारे स्टूडियो द्वारा जारी एक इंटरैक्टिव किताब है। यह पुस्तक बच्चों के लिए हमारा पहला आवेदन था, और जब हमने इस पर काम करना शुरू किया, तो हमें एनिमेशन बनाने का बहुत कम अनुभव था, इसलिए हमने शक्तिशाली और अच्छी तरह से प्रलेखित मानक Apple फ्रेमवर्क को चुना जिसे हम जानते थे - यह उस समय आसान था। किताब दो महीने में तैयार हो गई थी। हालांकि, कुछ विचारों को लागू नहीं किया गया था। इन इच्छाओं से, भविष्य के लिए एक सूची छोड़ दी गई थी, ताकि जब समय और ज्ञान हो, तो परियोजना पर वापस लौटें।

भौतिक विज्ञान

अंकों में से एक भौतिक दुनिया का अनुकरण था, ताकि उपयोगकर्ता को वस्तुओं के साथ खेलने का अवसर मिले: उन्हें बनाएं, उन्हें फेंक दें, उन्हें एक्सीलरोमीटर का उपयोग करके कोने से कोने तक फेंक दें, और इसी तरह। इस सुविधा को लागू करने के लिए, परियोजना में एक भौतिक इंजन के एकीकरण की आवश्यकता थी। और इसलिए, जब Cocos2D और Box2D को एक नई परियोजना में महारत हासिल थी, तो एक वाजिब सवाल खड़ा हुआ: यदि Box2D स्वाभाविक रूप से कार्यक्रम के चित्रमय कार्यान्वयन से स्वतंत्र है, तो पहले ही पुस्तक में इसका उपयोग क्यों न करें? वेब पर एक छोटी खोज ने एक अद्भुत और संक्षिप्त ब्लॉग लेख http://www.cocoanetics.com का नेतृत्व किया है, जो यूआईकैट पर एक मानक एप्लिकेशन में बस और आसानी से बॉक्स 2 डी का उपयोग करने का तरीका बताता है। और हमने काम करना तय किया। हम इस तथ्य से सबसे अधिक चिंतित थे कि सी ++ में लिखे गए इंजन के काम को वर्तमान परियोजना कोड में बड़े पैमाने पर बदलाव की आवश्यकता होगी। लेकिन, सौभाग्य से, इसमें केवल थोड़े से छोटे बदलावों की लागत थी - पेज क्लास फ़ाइलों के प्रकार को उद्देश्य-सी ++ में बदल दिया गया था, और कोड का एक आसान अनुकूलन किया गया था। इन परिवर्तनों में लगभग 4 घंटे लगे।

कार्य सिद्धांत

इंजन एकीकरण का सिद्धांत सरल है (संकेतित लेख देखें)। जब पृष्ठ लोड होता है, भौतिक दुनिया बनाई जाती है। फिर उसे आवश्यक सीमाएँ सौंपी जाती हैं (इस मामले में, पूरी स्क्रीन), और आवश्यक निकाय बनाए जाते हैं। चूंकि निर्मित निकाय उपयोगकर्ता के लिए दृश्यमान नहीं हैं, इसलिए उन्हें आवश्यक UIKit ऑब्जेक्ट्स सौंपे गए हैं, उदाहरण के लिए, UIImageView वर्ग के चित्र, उपयोगकर्ताडाटा संपत्ति के अनुसार। इसके अलावा, जब viewDidAppear विधि को कॉल किया जाता है, तो टाइमर आवश्यक आवृत्ति के साथ शुरू होता है, जो भौतिक दुनिया में सभी निकायों की स्थिति को संसाधित करता है, निकायों से जुड़े संबंधित चित्रों को आवश्यक पदों पर ले जाता है। इससे यह भ्रम पैदा होता है कि तस्वीरें खुद सीधे टकराती हैं। जब ViewDidDissapear विधि को कॉल किया जाता है, तो टाइमर बंद हो जाता है, सभी उपयोगकर्ता-निर्मित निकाय और उनकी संबंधित छवियां दुनिया से और self.view से हटा दी जाती हैं। यह आशंका होने के बावजूद कि यह योजना स्वीकार्य फ्रेम दर नहीं देगी, लेकिन आईफोन 3 जी जैसे पुराने उपकरणों पर भी तेजी से निकला, कोक 2 डी के आधार पर किसी एप्लिकेशन में रेंडरिंग के लिए आंखें नीची नहीं हैं।

शव

मूल लेख में वर्णित विधि ने शरीर के निर्माण के बारे में संदेश में प्रेषित दृश्य के आकार के अनुसार केवल आयताकार निकायों को बनाना संभव बना दिया। हमारे लिए, यह एक लचीला तरीका नहीं था, क्योंकि हमारे पास किसी भी आकार के शरीर हो सकते हैं। Cocos2D पर आधारित एक परियोजना पर काम करने में, हमने मैक ओएस के लिए एक सुविधाजनक कार्यक्रम का उपयोग किया - एक व्यक्तिगत डेवलपर बोगदान व्लाडू से स्प्राइट हेल्पर । एक भुगतान किया गया लाइसेंस आपको तैयार चित्रों से बनावट के नक्शे बनाने और भौतिक निकायों के लिए पैरामीटर निर्धारित करने की अनुमति देता है: आकार, घनत्व, घर्षण गुणांक, लोच आदि। - वह सब जो जरूरत है। परिणामी फाइलों के साथ काम करने के लिए, लेखक ने स्प्राइटहेलपरलॉडर वर्ग लिखा, जो आपको एक संदेश में सही भौतिक दुनिया और कोकोस 2 डी परत में वांछित शरीर बनाने की अनुमति देता है। एक परेशानी - यह वर्ग कोकोस 2 डी के साथ काम करने पर सख्ती से केंद्रित था। मुझे इसमें से "नारियल" के लिए सभी संदर्भों को कुछ समय और "कट आउट" करना था। वास्तव में, हमें केवल शरीर के एक पैरामीटर को प्राप्त करने की आवश्यकता थी - फॉर्म (बनावट के नक्शे इस मामले में उपयोग नहीं किए जाते हैं)। अब हमारे हाथ में एक सुविधाजनक, और सबसे महत्वपूर्ण परिचित तरीका था, भौतिक विज्ञान को हमारी पहली पुस्तकों में जोड़ने के लिए, उन्हें दूसरी हवा देना और, उम्मीद है कि सकारात्मक समीक्षा जोड़ें। मूल लेख से निकायों को जोड़ने की मूल विधि को फिर से लिखा गया है:

- (void) addPhysicalBodyForView:(UIImageView *)physicalImageView ofType:(NSString *)type { // get image's center coordinates CGPoint position = physicalImageView.center; // Define the dynamic body. b2BodyDef bodyDef; bodyDef.type = b2_dynamicBody; bodyDef.position.Set(position.x/PTM_RATIO, (screenSize.height - position.y)/PTM_RATIO); // convert into Box2D coordinates bodyDef.userData = physicalImageView; // Tell the physics world to create the body b2Body *body = world->CreateBody(&bodyDef); position = CGPointMake(bodyDef.position.x, bodyDef.position.y); // use modified SpriteHelperLoader to get shape tempBody = [bodyLoader bodyWithUniqueName:type atPosition:position world:world]; b2Fixture* fixture = tempBody->GetFixtureList(); b2Shape *shape = fixture->GetShape(); // Define the dynamic body fixture. b2FixtureDef fixtureDef; fixtureDef.shape = shape; fixtureDef.density = fixture->GetDensity(); fixtureDef.friction = fixture->GetFriction(); fixtureDef.restitution = fixture->GetRestitution(); body->CreateFixture(&fixtureDef); // a dynamic body reacts to forces right away body->SetType(b2_dynamicBody); world->DestroyBody(tempBody); fixture = nil; shape = nil; } 

टच प्रोसेसिंग

स्पर्शों को संसाधित करने के लिए, हमने अंतर्निहित Box2D तंत्र और मानक UIKit स्पर्श पहचान विधियों का उपयोग किया। जब कोई स्पर्श मुख्य दृश्य पर पंजीकृत होता है, स्पर्श बिंदु के निर्देशांक UIKit समन्वय प्रणाली से बॉक्स 2 डी समन्वय प्रणाली में बदल जाते हैं। अगला भौतिक दुनिया में किसी भी शरीर में प्रवेश करने के लिए एक जांच है। और अगर कोई हिट है, तो इस शरीर के बीच शरीर-जमीन (ग्राउंडबॉडी) के साथ एक शारीरिक संबंध बनाया जाता है, जो आपको स्क्रीन पर अपनी उंगली से शरीर को खींचने की अनुमति देता है। जब स्पर्श पूरा हो जाता है, तो शरीर आंदोलन के दौरान अधिग्रहित आवेग के अनुसार मुक्त उड़ान (कनेक्शन को नष्ट करके) में चला जाता है। यह बहुत स्वाभाविक लगता है। यह ध्यान देने योग्य है कि आपके खींचे गए निकायों के लिए स्क्रीन की सीमाओं से बाहर नहीं उड़ने के लिए, इन निकायों के बीच निर्मित कनेक्शन पर टकराव की गणना की अनुमति देना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, CollideConnected संचार गुण को YES पर सेट करें।

 class QueryCallback : public b2QueryCallback { public: QueryCallback(const b2Vec2& point) { m_point = point; m_fixture = NULL; } bool ReportFixture(b2Fixture* fixture) { b2Body* body = fixture->GetBody(); if (body->GetType() == b2_dynamicBody) { bool inside = fixture->TestPoint(m_point); if (inside) { m_fixture = fixture; // We are done, terminate the query. return false; } } // Continue the query. return true; } b2Vec2 m_point; b2Fixture* m_fixture; }; [...] #pragma mark - Drag and Drop // source - http://iphonedev.net/2009/08/05/how-to-grab-a-sprite-with-cocos2d-and-box2d/ - (void) touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event { UITouch* myTouch = [touches anyObject]; CGPoint location = [myTouch locationInView: [myTouch view]]; location = CGPointMake(location.x, screenSize.height-location.y); m_mouseWorld.Set(location.x/PTM_RATIO, location.y/PTM_RATIO); if (m_mouseJoint != NULL) { NSLog(@"m_mouseJoint != NULL"); return; } b2AABB aabb; b2Vec2 d; d.Set(0.001f, 0.001f); aabb.lowerBound = m_mouseWorld - d; aabb.upperBound = m_mouseWorld + d; // Query the world for overlapping shapes. QueryCallback callback(m_mouseWorld); world->QueryAABB(&callback, aabb); b2Body* nbody = NULL; if (callback.m_fixture) { nbody = callback.m_fixture->GetBody(); } if (nbody) { b2MouseJointDef md; md.bodyA = groundBody; // md.bodyB = nbody; md.target = m_mouseWorld; md.collideConnected = YES; #ifdef TARGET_FLOAT32_IS_FIXED md.maxForce = (nbody->GetMass() < 16.0)? (1000.0f * nbody->GetMass()) : float32(16000.0); #else md.maxForce = 1000.0f * nbody->GetMass(); #endif m_mouseJoint = (b2MouseJoint*)world->CreateJoint(&md); nbody->SetAwake(YES); } } - (void) touchesMoved:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event { UITouch* myTouch = [touches anyObject]; CGPoint location = [myTouch locationInView: [myTouch view]]; // translate uikit coordinates into box2d coordinates location = CGPointMake(location.x, screenSize.height-location.y); m_mouseWorld.Set(location.x/PTM_RATIO, location.y/PTM_RATIO); if (m_mouseJoint) { m_mouseJoint->SetTarget(m_mouseWorld); } } - (void) touchesEnded:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event { NSLog(@"touches ended"); if (m_mouseJoint) { AudioServicesPlaySystemSound (soundThrust); world->DestroyJoint(m_mouseJoint); m_mouseJoint = NULL; } } - (void) touchesCancelled:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event { [self touchesEnded:touches withEvent:event]; } 

accelerometer

वस्तुओं के साथ एक यथार्थवादी बॉक्स बनाने की कोशिश करते समय, आपको गुरुत्वाकर्षण के बारे में नहीं भूलना चाहिए, और कई नुकसान हैं। आप निश्चित रूप से, एक सरल पथ का अनुसरण कर सकते हैं और एक्सेलेरोमीटर के रीडिंग से गुरुत्वाकर्षण वेक्टर के घटकों को प्राप्त कर सकते हैं, दो अक्षों - एक्स और वाई के साथ मान ले सकते हैं, जैसा कि मूल लेख में किया गया था:

 - (void)accelerometer:(UIAccelerometer *)accelerometer didAccelerate:(UIAcceleration *)acceleration { b2Vec2 gravity; gravity.Set( acceleration.x * 9.81, acceleration.y * 9.81 ); world->SetGravity(gravity); } 

लेकिन यह विधि आपको गलती से अवांछनीय भारहीनता बनाने की अनुमति देती है यदि डिवाइस क्षैतिज सतह पर स्थित है, क्योंकि डिवाइस के एक्स और वाई अक्षों पर पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण का प्रक्षेपण लगभग शून्य हो जाएगा। ऐसी आभासी भारहीनता की स्थिति में, वस्तुएं हवा में अस्वाभाविक रूप से चढ़ती रहेंगी। यह अधिक स्वाभाविक होगा यदि गुरुत्वाकर्षण वेक्टर हमेशा 1 के बराबर होता है और ऑब्जेक्ट डिवाइस के स्थान की परवाह किए बिना एक निरंतर बल की कार्रवाई के तहत होगा: अपने घुटनों या टेबल पर, अपने हाथों में लंबवत या आमतौर पर आपकी स्क्रीन के साथ। गुरुत्वाकर्षण की दिशा की गणना के लिए हमने इसे कुछ अधिक जटिल एल्गोरिथम लागू किया है, लेकिन हम इसे एक गुप्त रूप से छोड़ देंगे, जैसा कि हमारे छोटे-छोटे जानकार बताते हैं। यह भी ध्यान देने योग्य है कि नए उपकरणों पर गुरुत्वाकर्षण वेक्टर और उस पर बेहतर नियंत्रण की एक अधिक सटीक परिभाषा के लिए, आप एक्सेलेरोमीटर का उपयोग कर सकते हैं, और सिर्फ यूआईसीसीरेलोमीटरडेलगेट प्रोटोकॉल का उपयोग करके (जो अब iOS 5 में उपयोग करने लायक नहीं है), आपको कोरमोशन फ्रेमवर्क से एकीकृत CMMotionManager पर जाना चाहिए।

परिणाम का वीडियो प्रदर्शन

एक निष्कर्ष के बजाय

हमारी पुस्तक के 4 पृष्ठों में भौतिक इंजन को एकीकृत करने के लिए केवल कुछ ही दिन लगे, प्रत्येक पृष्ठ पर एक छोटे गेम प्लॉट के साथ आना, उपयुक्त ग्राफिक्स और कोडिंग बनाना - कुल लागतें छोटी हैं, और कई नई विशेषताएं हैं। आगे बढ़ो और तुम!
आपका ध्यान देने के लिए धन्यवाद।