【quick-cocos2d-lua】 构建物理世界

Cocos2d-x 3.x（Quick 3.x同样）版本中封装了一个全新的 Physics 接口，物理世界被融入到 Scene 中，即当创建一个场景时，可以指定这个场景是否使用物理引擎。

如：创建一个带物理引擎的游戏场景

display.newPhysicsScene("GameScene")

self.world = self:getPhysicsWorld()

    self.world:setGravity(cc.p(0, -98.0))

    self.world:setDebugDrawMask(cc.PhysicsWorld.DEBUGDRAW_ALL)

self:getPhysicsWorld()用来获取场景绑定的物理世界对象。
获取的 self.world 默认是有带重力的，大小为(0.0f, -98.0f), 但我们也可以通过的setGravity()方法来改变重力大小。
setDebugDrawMask 方法是在调试物理世界时使用的，该方法可以开启调试模，能把物理世界中不可见的body，shape，joint等元素可视化。当调试结束时，需要把该功能关闭。

 

然后创建一个带物理特性的游戏角色。

引擎封装了 Physics 接口后，Node 就自带了 body 属性，也就是每个 Sprite 都自带了 body 属性。所以我们要创建一个可受重力作用的 Sprite 是非常容易的，下面我们在游戏角色中加入如下的一段代码就可以为它绑定一个 body：

local body = cc.PhysicsBody:createBox(self:getContentSize(), cc.PHYSICSBODY_MATERIAL_DEFAULT, cc.p(0,0))

    self:setPhysicsBody(body)

这里调用cc.PhysicsBody:createBox()方法创建了一个矩形的 body，createBox 方法有三个参数，分别是：

• 参数1为 cc.size 类型，它表示矩形 body 的尺寸大小。
• 参数2为 cc.PhysicsMaterial 类型，表示物理材质的属性，默认情况下为 cc.PHYSICSBODY_MATERIAL_DEFAULT。 该参数也可自定义，方法如下：
  cc.PhysicsMaterial(density, restitution, friction)
• density：表示密度
• restitution：表示反弹力
• friction：表示摩擦力
• 例：（密度，反弹力、摩擦力都设为0是为了在碰撞的时候不发生任何物理形变）

• local MATERIAL_DEFAULT = cc.PhysicsMaterial(0.0, 0.0, 0.0)

•     local airshipBody = cc.PhysicsBody:createCircle(airshipSize.width / 2,
  
          MATERIAL_DEFAULT)

• 参数3为 cc.p 类型，它也是一个可选参数，表示 body 与中心点的偏移量，默认下为cc.p(0,0)
• 与 createBox 方法类似的还有 createCircle(radius, material, offset)，该方法可以创建一个圆形的 body，除第一个参数为半径外，其余两参数与 createBox 方法一样。

掩码属性：

每个 cc.PhysicsBody 都具有三个掩码属性，两个刚体能不能碰撞，能不能发送接触事件信息，都依靠于这三个参数mask 的值。

• CategoryBitmask：32位整型，刚体的类别掩码。它定义了一个物体所属类别，每一个物体在场景中都能被分配到多达32位不同的类别。默认值为0xFFFFFFFF。

• ContactTestBitmask：32位整型，刚体的接触测试掩码。当两个物体接触时，用一个物体的类别掩码与另一个物体的接触测试掩码做“逻辑与”运行，如果结果为非零值，引擎才会新建 PhysicsContact 对象，发送碰撞事件。那么才发送碰撞事件消息。
  ContactTestBitmask 的设计是为了优化性能，并不是所有物体之间的碰撞我们都关心，所有这个 ContactTestBitmask 的默认值为0x00000000。

• CollisionBitmask：32位整型，刚体的碰撞掩码。当两个物体接触后，用一个物体的碰撞掩码与另一个物体的类别掩码执行“逻辑与”运算，如果结果为非零值，那么该物体能够对另一个物体的碰撞发生反应。这里的“碰撞反应”会表现为一个物体受到另外物体的碰撞，而改变运动方向。默认值为0xFFFFFFFF。

总结：

1. CategoryBitmask 是其它两个掩码比较的基础。
2. CategoryBitmask & ContactTestBitmask 决定是否发送事件消息。
3. CategoryBitmask & CollisionBitmask 决定是否产生刚体反弹效果。
4. ContactTestBitmask 和 CollisionBitmask 互相之间没有联系。

注：每个 mask 都有对应的 get 和 set 接口来获取或者修改mask。
另外，发生碰撞和发送事件消息是不同的概念，前者是直观地一种表现-碰撞反弹，后者是一种消息机制，就是说是否调用碰撞事件的回调函数。

例：

节点	类别掩码	接触测试掩码	碰撞掩码
玩家：Player	0111	1111	1001
心心：Heart	0001	0100	0001
鸟：Bird	0010	0010	1000
飞艇：Airship	0100	0100	1000
地面	1000	0001	0011
天界	1000	0000	0001

首先，以玩家和心心为例，我们希望它们发生碰撞，并希望发送事件消息。所以，玩家的类别掩码0111 逻辑&与 心心的碰撞掩码0001结果为0001（不为0），发生碰撞；且玩家的类别掩码0111 逻辑&与 心心的接触测试掩码0100结果为0100（不为0），发送事件消息。反之，心心的类别掩码0001 & 玩家的碰撞掩码1001结果为0001（不为0），发生碰撞；且心心的类别掩码0001 逻辑&与 玩家的接触测试掩码1111结果为0001（不为0），发送事件消息。所以，玩家和心心两个物体相互接触时，它们会发生碰撞反弹，同时会发出事件消息。

我们再举一例，这次以玩家和鸟为例，我们希望它们不发生碰撞，但希望发送事件消息。所以，玩家的类别掩码0111 逻辑&与 鸟的碰撞掩码1000结果为0000（为0），不发生碰撞；且玩家的类别掩码0111 逻辑&与 鸟的接触测试掩码0010结果为0010（不为0），发送事件消息。反之，鸟的类别掩码0010 & 玩家的碰撞掩码1001结果为0000（为0），不发生碰撞；且鸟的类别掩码0010 逻辑&与 玩家的接触测试掩码1111结果为0010（不为0），发送事件消息。所以，玩家和鸟两个物体相互接触时，它们不发生碰撞反弹，但会发出事件消息。

为了更方便碰撞检测，我们给各个节点设置一个标签。标签的定义我们可以放在 config.lua 文件中。

例：

GROUND_TAG   = 1

HEART_TAG    = 2

BIRD_TAG     = 3

AIRSHIP_TAG  = 4

PLAYER_TAG   = 5

根据以上的掩码属性和标签属性，我们在游戏项目中要设置好这些属性，如对于 Player，我们要在绑定刚体的地方加上如下的一段代码，即 Player:ctor()方法中：

body:setCategoryBitmask(0x0111)

body:setContactTestBitmask(0x1111)

body:setCollisionBitmask(0x1001)



self:setTag(PLAYER_TAG)

 

在物理场景中添加一些能阻止刚体下落或飞出屏幕的边界。

local width = self.map:getContentSize().width

local height1 = self.map:getContentSize().height * 9 / 10

local height2 = self.map:getContentSize().height * 3 / 16



local sky = display.newNode()

local bodyTop = cc.PhysicsBody:createEdgeSegment(cc.p(0, height1), cc.p(width, height1))

sky:setPhysicsBody(bodyTop)

self:addChild(sky)



local ground = display.newNode()

local bodyBottom = cc.PhysicsBody:createEdgeSegment(cc.p(0, height2), cc.p(width, height2))

ground:setPhysicsBody(bodyBottom)

self:addChild(ground)

这里我们创建了两根和 TiledMap 背景一样长的边界线。
createEdgeSegment 方法能创建一个不受重力约束的自由线条，它有四个参数，分别表示：

• 参数1为 cc.p 类型，表示线条的起点；
• 参数2也为 cc.p 类型，表示线条的终点；
• 参数3为 cc.PhysicsMaterial 类型，表示物理材质的属性，默认情况下为 cc.PHYSICSBODY_MATERIAL_DEFAULT；
• 参数4为 number 类型，表示线条粗细。

与之类似的函数还有：createEdgeBox（矩形边界），createEdgePolygon，createEdgeChain。它们都能创建不受重力约束的边界。

 

碰撞检测：

物理引擎的碰撞事件由 cc.EventListenerPhysicsContact 的实例来监听。

碰撞监听事件有以下几种：

• cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_BEGIN
  它是碰撞刚发生时触发的事件，并且在此次碰撞中只会被调用一次。我们可以通过返回 true 或者 false 来决定物体是否发生碰撞。
  需要注意的是，当这个事件的回调函数返回 flase 时，EVENT_PHYSICS_CONTACT_PRESOLVE和EVENT_PHYSICS_CONTACT_POSTSOLVE将不会被触发，但EVENT_PHYSICS_CONTACT_SEPERATE必定会触发。

• cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_PRESOLVE
  它在碰撞接触后的每帧都会调用。在该事件的回调函数中我们可以计算碰撞处理的一些属性，比如弹力，速度等。同样它可以通过返回 true 或者 false 来决定物体是否发生碰撞。

• cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_POSTSOLVE
  发生在碰撞计算完毕的每个步骤（帧），你可以在此做一些碰撞的后续处理，比如安全的移除某个物体等。

• cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_SEPERATE
  发生在碰撞结束两物体分离时，同样只会被调用一次。

例：

local contactListener = cc.EventListenerPhysicsContact:create()   -- 1

contactListener:registerScriptHandler(onContactBegin, cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_BEGIN)     -- 2

contactListener:registerScriptHandler(onContactSeperate, cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_SEPERATE)   -- 3

local eventDispatcher = cc.Director:getInstance():getEventDispatcher()   -- 4

eventDispatcher:addEventListenerWithFixedPriority(contactListener, 1)    -- 5

1. 创建物体碰撞检测事件监听器对象（contactListener）；
2. 设置监听器的碰撞开始函数 onContactBegin；
3. 设置监听器的碰撞分离函数 onContactSeperate；
4. 监听器设置完毕，需要把它加入到引擎导演的事件分发器中。所以这里获取游戏的事件分发器（eventDispatcher）；
5. 将检测事件监听器（contactListener）添加到事件分发器（eventDispatcher）中，这样就可以触发碰撞检测事件。addEventListenerWithFixedPriority 方法是指定固定的事件优先级注册监听器，事件优先级决定事件响应的优先级别，值越小优先级越高。

例：碰撞检测的整段函数

function GameScene:addCollision()



    local function contactLogic(node)  

        -- 4              

        if node:getTag() == HEART_TAG then

            -- 这里给玩家增加血量，并添加心心消除特效

            node:removeFromParent()

        -- 5

        elseif node:getTag() == GROUND_TAG then

            -- 这里减少玩家20点血量，并添加玩家受伤动画



        elseif node:getTag() == AIRSHIP_TAG then

            -- 这里减少玩家10点血量，并添加玩家受伤动画



        elseif node:getTag() == BIRD_TAG then

            -- 这里减少玩家5点血量，并添加玩家受伤动画

        end

    end



    local function onContactBegin(contact)   -- 1

        -- 2

        local a = contact:getShapeA():getBody():getNode()  

        local b = contact:getShapeB():getBody():getNode()

        -- 3

        contactLogic(a)

        contactLogic(b)



        return true

    end



    local function onContactSeperate(contact)   -- 6

        -- 在这里检测当玩家的血量减少是否为0，游戏是否结束。

    end



    local contactListener = cc.EventListenerPhysicsContact:create()

    contactListener:registerScriptHandler(onContactBegin, cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_BEGIN)

    contactListener:registerScriptHandler(onContactSeperate, cc.Handler.EVENT_PHYSICS_CONTACT_SEPERATE)

    local eventDispatcher = cc.Director:getInstance():getEventDispatcher()

    eventDispatcher:addEventListenerWithFixedPriority(contactListener, 1)

end