如何用Ogre和Newtonphysics建立一个简单的游戏

From Ogre WikiUsing Ogre with the Newton Game Dynamics physics SDK by Walaber 内容 1 介绍 2 开始 3 Newton SDK 4 The Newton World 介绍 这个教程意在解释如何用Ogre version 1.0.0和Newton Game Dynamics physics SDK version 1.31建立一个简单的程序。 要求： 1. 需要安装Ogre 1.1.x (Dagon)，可正常编译和运行。如果你是安装的.0.x of Ogre，这个教程也可以适用，但是需要做少量修改。2. 需要安装Newton。如果没有，去 网站下载一个sdk即可，该软件是免费的。3. 最后还需要安装我编写的 OgreNewt 库来连接Ogre和Newton。OgreNewt 在Ogre CVS 的ogre插件部分可以找到，也可以在我的网站下载。. 本教程我将解释一些Newton的基础以及OgreNewt如何实现。 译注：一些OgreNewt Demo的截图开始 首先我们要作的是编译OgreNewt，令它运行。假设你的目录如下： /OGRE/ogrenew - ogre 安装目录/OGRE/ogreaddons/OgreNewt/ - OgreNewt 安装目录/NewtonSDK - Newton SDK 安装目录/tinyxml - Tinyxml库 (只在 demo08用到, OgreNewt自身不需要用)如果你的目录不同，在工程里修改为你自己的目录就可以了。Okay, 打开 VC+, 加载 OgreNewt solution. 你将可以看到9个工程: 1. OgreNewt_Main 这是OgreNewt的库，在这个文件中定义了所有的类。2. Demo01_TheBasics 一个非常简单的demo，你可以用一个物体扔令一个物体，看到碰撞效果。3. Demo02_Joints 令一个简单demo，可以看到TreeCollison效果和简单的连接。 4. Demo03_CollisionCallbacks 高级碰撞。通过Callbacks来模拟传送带上的物体行为。5. Demo04_Raycasting 对固体使用Raycasting。 6. Demo05_SimpleVehicle 如何使用Newton的汽车系统7. Demo06_SimpleBuoyancy 如何使用 Newton 的浮力系统 8. Demo07_CustomJoints 一个简单的教你如何用OgreNewt创建自己的关节的例子。 9. Demo08_RagdollExample 使用ragdoll。如果你的目录结构如上所示，那么编译应该没有问题。Demo08需要tinyxml才可以编译。 可执行文件在 OgreNewt/Bin/Debug 或者 OgreNewt/Bin/Release 目录中。拷贝Ogre的.dll文件和newton的.dll文件到该文件夹，试下执行吧！ DEMO 的控制: 1. MOUSE：摄像机 2. ARROW KEYS：运动 3. SPACE BAR：扔物体 4. ESC：退出. Okay. 实现让我们来创建我们的Application类。创建一个新工程并且添加一个头文件，命名为OgreNewtApplication.h。添加如下代码。 /OgreNewtApplication.h #ifndef _OGRENEWTAPPLICATION_#define _OGRENEWTAPPLICATION_#include ExampleApplication.hclass OgreNewtApplication:public ExampleApplicationpublic:OgreNewtApplication(void);OgreNewtApplication(void);void createScene();void createFrameListener(void);看起来眼熟吧，这只是继承了Ogre的ExampleApplication类。首先在工程中包含下面的目录：Include目录：ogrenew/ogremain/includeogrenew/samples/common/includeogreaddons/OgreNewt/OgreNewt_Main/incogreaddons/OgreNewt/demos/IncludeNewtonSDK/sdk库目录：ogrenew/ogremain/lib/debug ogreaddons/OgreNewt_Main/lib/debug NewtonSDK/dll/现在我们需要添加一些Newton需要的内容。 #include 简单吧？现在在private成员里加入下面代码： OgreNewt:World* mWorld;如果你成功安装，你将会在输入OgreNewt:之后看到一大串类名。现在让我们用一些时间来说以下Newton SDK和它是如何工作的。 Newton SDK 这部分简要介绍下Newton SDK，无意代替SDK自带的文档。我的OgreNewt几乎是SDK类名的翻版，所以多数函数都在SDK文档里描述了。 Newton有一些基本元素描述了物理世界它们是： WORLD (OgreNewt:World) 这是一个包含物体的空间。所有的物体都需要一个World来创建，并且包含在这个World里。大多数情况，你只需要创建一个World然后包含所有物体，但是需要的话系统也允许多个World共存。在本教程中只用到一个World。 RIGID BODY (OgreNewt:Body) 这是物理世界里的一个基本的类。它代表一个固体，该固体可以和场景中的其他BODY互动。BODY可以有重量，大小和和形状。基本上你想被力所影响的物体都需要创建BODY。 COLLISION (OgreNewt:Collision) 这个类代表某个形状。上面的Rigid Body需要一个Collision来定义它的形状。你可以重复使用Collision。比如你需要100个不同的箱子，你需要创建100个不同的BODY，但是只需要创建一个collision。Newton支持以下几种方法来描述collision： PRIMITIVE SHAPES:包括： Boxes, Ellipsoids, Cylinders, Capsules, Cones, and Chamfer Cylinders。 CONVEX HULLS: Convex hulls 用空间的一系列点来创建一个最小的凸型。大多数情况，你可以用模型的顶点来创建，用这个方法将建立一个和你的3d模型差不多的collsion TREE COLLISIONS: 从名字不太容易看出来这个类是干什么的，不过TreeCollision 就是多边形collision.比如如果你有一个由多边型构成的城市模型，你可以由该模型来建立collsion。注意collsion是不可以用在活动物体上。所有由Treecollsion建立的模型都被自动赋予无限大的质量，所以是完全不能运动的。它们最好被用作那些不需要运动的背景模型。对于运动物体，你必须使用convex hull或者general primitives。 注意：你是不能把这3种方法组合的来创建一个“组合collision”的。JOINT (OgreNewt:Joint) Joints 是在两个body之间的连接，它将会影响到它们之间的互动。比如你将两个物体用hinge joint连接起来就可以创建一个门。 MATERIAL (OgreNewt:MaterialID & OgreNewt:MaterialPair) Materials 是Newton可以让你调整两个body相互运动的方式。简单的讲比如调整摩擦力，但是也有更复杂的用途。首先你要创建一个MaterialID来代表你系统里可能需要的material。一些普遍的例子比如： wood_mat, metal_mat, plastic_mat, or player_mat, 等.然后你创建一个叫MaterialPair的东西。它描述了两个Material碰到一起会发生的行为。比如，你可以为collision创建一个包括铁和钢的MaterialPair。然后你可以为它创建火花，和声效。当两个这样的东西碰到一起的时候就会发生你所定义的事情。 Okay, 这就是Newton里最重要和基本的部分了。注意Newton里还有其它部分帮助创建ragdolls和汽车。如果需要请看Newton的开发文档吧。目前，OgreNewt还没有实现这些功能的部分。 The Newton World 好了，让我们回到我们的OgreNewtApplication类。正如你可以看到的，我们为一个OgreNewt:World加了一个指针，这就是我们将要放物体的World。现在为OgreNewtApplication.cpp添加内容。最后的效果看起来如下： /OgreNewtApplication.cpp #include .ogrenewtapplication.hOgreNewtApplication:OgreNewtApplication(void)OgreNewtApplication:OgreNewtApplication(void)void OgreNewtApplication:createScene()void OgreNewtApplication:createFrameListener()现在，在构造函数里创建Newton world，加入： mWorld = new OgreNewt:World();这行代码创建了一个OgreNewt:World 的实例。在创建其它实例前你需要先创建它，其它实例会要求你传递一个OgreNewt:World的指针，在析构函数里添加： delete mWorld;现在我们还需要为Application类添加一个部分：frame listener。在大多数的demo中，都有一个类继承ExampleFrameListener。这里也一样，不同的是我们要创建令一个framelistener专门来更新Newton world。首先创建标的ExampleFrameListener 类： /OgreNewtApplication.cpp void OgreNewtApplication:createFrameListener()mFrameListener = new ExampleFrameListener( mWindow, mCamera );mRoot-addFrameListener( mFrameListener );现在我们来添加一个frame listener来更新物理世界，并且提供了debug的一些功能。我在OgreNewt库里已经假加入了类似的frame listener，叫BasicFrameListener 。为Application类添加一个成员变量： OgreNewt:BasicFrameListener* mOgreNewtListener;然后在 createFrameListener() 中添加： mOgreNewtListener = new OgreNewt:BasicFrameListener( mWindow, mCamera, mSceneMgr, mWorld, 120 );mRoot-addFrameListener( mOgreNewtListener );OgreNewt:BasicFrameListener 是一个简单frame listener，用来每桢更新Newton world，用了time-slicing的方法，这意味着你可以控制物理更新的速度。最后一个参数你希望的更新fps。Okay, 现在所有东西都创建好了。现在让我们来建立一个简单的场景。对于demo来说，我们将创建一个非常简单的场景，几个掉落的盒子。让我们开始吧，首先创建地面:Ogre:Vector3 size(10.0,1.0,10.0);Ogre:SceneNode* node = mSceneMgr-getRootSceneNode()-createChildSceneNode();Ogre:Entity* ent = mSceneMgr-createEntity( floorobj, box.mesh );node-attachObject( ent );node-setScale( size );现在建立一个Rigid Body来代表这个物体。实际上是非常简单的：首先建立一个collision来代表形状： OgreNewt:Collision* col = new OgreNewt:CollisionPrimitives:Box( mWorld, size );然后，从这个collision来创建一个Rigid body。 OgreNewt:Body* floorbody = new OgreNewt:Body( mWorld, col );现在我们的body创建好了，最后我们需要把它连到在SceneNode上的3d物体上。什么意思呢？Newton有一个很有意思的callback系统，这以为着如果你已经创建好了场景，Newton会自动为一更新物体的位置和旋转角度。比如在场景中你有50个不同的物体，当你要求Newton更新物理系统的时候，它会通过物理定律计算场景中所有物体的位置和角度。而其它的引擎，可能需要你创建一个循环读取场景中所有的物体，获取它们的坐标，赋予它们的模型。但是Newton有一个内置的callback系统可以为你作这些。这个非常酷！而且效率也很高，因为Newton只对移动的物体作处理。该功能可以通过OgreNewt:Body类里的attachToNode()来实现。floorbody-attachToNode( node );最后，我们来初始化地面的位置，让我们把它放在世界中心，距离Y轴向下5个单位： floorbody-setPositionOrientation( Ogre:Vector3(0,-5,0), Ogre:Quaternion:IDENTITY );delete col;你注意到我们删除了collison的实例，因为我们不再需要它了。现在地面完成了。接着，让我们创建几个几何体落在地面上。首先创建一个柱形。 / CYLINDER BODY/ 半径0.5, 高度 1.3size = Ogre:Vector3( 1.3, 0.5, 0.5 );node = mSceneMgr-getRootSceneNode()-createChildSceneNode();ent = mSceneMgr-createEntity(cylinder_body, cylinder.mesh );node-attachObject( ent );node-setScale( size );/ rigid body.col = new OgreNewt:CollisionPrimitives:Cylinder( mWorld, 0.5, 1.3 );OgreNewt:Body* bod = new OgreNewt:Body( mWorld, col );bod-attachToNode( node );/ initial positionbod-setPositionOrientation( Ogre:Vector3(-2,3,2), Ogre:Quaternion:IDENTITY );delete col;好了，目前这些看起来都象我们在创建地面时候做的。不过我们要添加一些代码让这个物体动起来，比如下降，和撞击其它物体。为此，我们需要为这个Rigid body创建一些其它特性，比如质量和惯性。质量很简单，我推荐用单位用“千克”。惯性就不那么直观了，它代表着物体抵抗旋转的能力。很多因素都可以影响到这个值，得到准确的值就不是我能作到的了。但是，网上有一些现成的公式来计算某一时刻的惯性。为了方便，我已经把一些公式包含在OgreNewt里了。碰巧有一个通过质量和大小计算柱体惯性的公式。代码如下：Ogre:Real mass = 10.0;Ogre:Vector3 inertia = OgreNewt:MomentOfInertia:CalcCylinderSolid( mass, 0.5, 1.3 );bod-setMassMatrix( mass, inertia );好了，现在物体有了质量！但是如果现在你要编译运行程序的话（你也可以试试看！），这个物体并不会落到地上。这是因为我们为这个物体施加外力。在物理模拟中，最通常的外力是重力。我们如何用Newton来施加重力呢？类似于Newton可以返回你物体的位置和方向。Newton还为物体提供了一个callback，你可以通过它来调整力的大小。我还没有完全把它移植到了OgreNewt里，如果要移植的话看看Newton文档也不是太难。但是我在OgreNewt:Body中包括了一个basicForceTorqueCallback()，它向物体施加一个不变的-Y方向的力，大小为9.8units/sec2。要调用，只需要如下代码：bod-setStandardForceCallback();完成！你的物体现在有重力了。现在让我们再加一些物体吧。 / CONE BODY/ cone with a radius of 0.8, height of 1.0size = Ogre:Vector3( 1.0, 0.8, 0.8 );node = mSceneMgr-getRootSceneNode()-createChildSceneNode();ent = mSceneMgr-createEntity(cone_body, cone.mesh );node-attachObject( ent );node-setScale( size ); / rigid body.col = new OgreNewt:CollisionPrimitives:Cone( mWorld, 0.8, 1.0 );bod = new OgreNewt:Body( mWorld, col );bod-attachToNode( node ); / initial positionbod-setPositionOrientation( Ogre:Vector3(2,3,2), Ogre:Quaternion:IDENTITY );delete col;mass = 10.0;inertia = OgreNewt:MomentOfInertia:CalcCylinderSolid( mass, 0.5, 1.3 );bod-setMassMatrix( mass, inertia );bod-setStandardForceCallback();/ BOX BODY/ standard 1x1x1 cube.size = Ogre:Vector3( 1, 1, 1 );node = mSceneMgr-getRootSceneNode()-createChildSceneNode();ent = mSceneMgr-createEntity(box_body, box.mesh );node-attachObject( ent );node-setScale( size );/ rigid body.col = new OgreNewt:CollisionPrimitives:Box( mWorld, size );bod = new OgreNewt:Body( mWorld, col );bod-attachToNode( node );/ initial positionbod-setPositionOrientation( Ogre:Vector3(0,3,-2),Ogre:Quaternion:IDENTITY );delete col;mass = 10.0;inertia = OgreNewt:MomentOfInertia:CalcBoxSolid( mass, size );bod-setMassMatrix( mass, inertia );bod-setStandardForceCallback();好了，全部完成！现在不要忘记在你的场景中加上光源，和初始化摄像机的位置。现在编译运行你的程序，你将会看到我们建立的3个物体掉落到地上。这个教程对于你开始学习Ogre和Newton已经足够了。不过我意在抛砖引玉，让你可以通过这个库来开始自己的Ogre和Newton学习。祝你好运有一个好的物理系统！