24、物理模拟中的桌面交互技术解析

物理模拟中的桌面交互技术解析

物理模拟基础

如今的物理引擎能够在图形应用程序中创建真实世界的力学和行为，同时隐藏计算的复杂性。它运用了许多物理概念，如加速度、动量、力、摩擦力和碰撞等。除了刚体，许多系统还对粒子（如烟雾、灰尘等）、流体、头发和衣物进行建模。虚拟关节和弹簧为“布娃娃”角色和车辆赋予了适当的关节活动能力，并且可以为材料编程特定属性，例如让冰变得光滑。当前的工作主要关注接触力，例如模拟物体之间由于碰撞和摩擦产生的力。

碰撞处理通常分为碰撞检测和碰撞响应两个部分：
- 碰撞检测 ：确定两个刚体是否接触。例如，一个立方体落在地板上的碰撞可以通过考虑定义立方体的面与地板的面的相交情况来检测。
- 碰撞响应 ：如果两个刚体接触，则施加适当的力。立方体运动的变化（响应）是质量、惯性、速度、与地板的接触点等因素的函数。

摩擦力在一个物体表面与另一个物体表面保持接触时会阻碍运动。当两个表面相对运动时，动摩擦力会阻碍物体的运动；当两个表面相对静止时，静摩擦力会阻碍可能导致物体运动的力。

物理模拟中的表面输入策略

为了在物理引擎中与虚拟对象进行适当的交互，需要在模拟中表示表面接触。主要策略如下：
1. 直接力 ：在接触点接触虚拟对象的位置施加力。力的方向和大小根据接触的速度和大小（如果可用）计算。
2. 虚拟关节和弹簧 ：每个接触点通过刚性链接或弹簧连接到它所接触的虚拟对象，使对象随接触点移动。
3. 代理对象