【Visual C++】游戏开发笔记十八 游戏基础物理建模 一 匀速与加速运动
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作者:毛星云 邮箱: happylifemxy@163.com
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浅墨历时一年为游戏编程爱好者锻造的著作:《逐梦旅程:Windows游戏编程之从零开始》如果你喜欢浅墨写的【Visual C++】游戏开发系列博客文章,那么你一定会爱上这本书。这是浅墨专门为热爱游戏编程的朋友们写的入门级游戏编程宝典。彩版样章试读PDF免费下载|配套源代码下载书本维护页面|当当网|京东商城|亚马逊------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
我们可以毫不夸张的说,在当今的任意一款成功的3D游戏引擎中,物理建模都是非常核心的部分。
比如当今最高水平的、大名鼎鼎的引擎Unreal Engine 3 (虚幻3),比如国产第一单机游戏《仙剑奇侠传》四代与五代采用的引擎Renderware,都有着健壮而强大的代码负责着引擎内部完善的物理建模。
为了设计出立足实际,联系现实的游戏,为了我们研发出能有与现实物理现象大体相同的游戏效果,以致给玩家一个身临其境的游戏体验,我们必须进行合适的物理建模。
其实吧,在任何一款成功的游戏中,有关物理的代码都占着很大的比重,所以在开发游戏过程中,进行优秀的物理建模是非常必要的。
在之后会推出的几节关于游戏物理建模的文章里,我们会介绍一些最基本的物理模型,这些内容暂时不包含微积分的知识,不会超出高中物理的范围,非常的通俗易懂。
但恰恰通过这些看似简单的模型,我们可以毫不费力地亲手编写出属于自己的2D或3D游戏。
至于你信不信,反正浅墨是信了,呵呵。
关于本节的知识点,是匀速与加速运动,他们在游戏领域里运用可谓非常的广泛。
譬如Dota里每个英雄都是以一个固定的速度进行匀速运动的,比如灵魂守卫TerroBlade的初始移动速度就为310,装备鞋子之后就会更快(当然我们这里没考虑英雄被技能和物品减速时的速度),如果是吃了加速神符或者狼人变身之后就是以522的极速进行匀速运动了。又比如《极品飞车》系列涉及到的跑车匀速,变速行驶的问题。又如愤怒的小鸟,我们可以把里面每只小鸟的运动轨迹看做斜抛运动,将其速度按X与Y轴进行分解处理,在鸟飞翔的途中轨迹的运算,运用的就是本节的知识。(重力加速度会在之后的文章里讲解)
本节依旧先是基础知识的讲解,再附上一个demo供大家巩固提高。
一、基础知识讲解
1.匀速运动
通常情况下,一个会移动的物体都是具有“速度”的,这个速度我们可以进行正交分解,看做各个方向上“速度分量”的合成。
这里我们设一个物体的移动速度为V,x方向的速度分量为Vx,y方向上的速度分量为Vy.
匀速运动实际上就是Vx与Vy保持恒定不变。
在设计2D平面上物体的匀速运动时,每次画面更新时,利用物体速度分量Vx与Vy的值来计算下次物体出现的位置,产生物体移动的效果,这样的原理实现方式我们可以表示为:
下次X轴坐标=在X轴上的速度分量+当前X轴坐标
下次Y轴坐标=在Y轴上的速度分量+当前Y轴坐标
2.加速运动
加速运动就是具有加速度的运动,它的速度会随着时间而改变。
公式我们可以表示如下:
V=Vo+at
这是高中物理运动学里最基本的公式了~其中,V为当前速度,V0为初速度,a为加速度,t为物体从速度为V0时记起的时间
那么同样将此速度分解,我们得到:
Vx=Vxo+axt
Vy=Vyo+ayt
我们设时间间隔t=1
则我们可以推算出加入加速度之后,物体下一刻所在的位置:
Sx=Sxo+Vx*1
Sy=Syo+Vy*1
将这两个公式运用到我们的代码里面就可以实现加速运动的模拟了。
这些知识都是非常基础的,实现方式都非常的简单,但是还有颇多细节,希望好学的你能多思考,多挖掘。
二、在一个完整的demo中将知识融会贯通
了解了基本运动学的原理之后,下面我们就来一起看下这节笔记里面的demo,在实例中将本节知识融会贯通。
这节的demo是一个匀速运动,碰到窗口边缘时就进行反弹的“愤怒的小鸟”,非常的可爱。
浅墨感觉学完这节后大家就可以自己实现win7里的那个”多彩气泡“的屏幕保护程序,有兴趣的朋友可以试着写写看,调用一些Windows API函数就来了。
好了,我们依旧贴出详细注释的源代码~
#include "stdafx.h"#include <stdio.h>//全局变量声明HINSTANCE hInst;HBITMAP bg,bird;HDC hdc,mdc,bufdc;HWND hWnd;DWORD tPre,tNow,tCheck;RECT rect; //定义一个RECT结构体,用于储存内部窗口区域的坐标int x=50,y=50,vx=15,vy=15; //x与y是小鸟在窗口中的贴图坐标,vx与vy为小鸟在x与y轴运动的速度分量//全局函数声明ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);BOOL InitInstance(HINSTANCE, int);LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);void MyPaint(HDC hdc);//****WinMain函数,程序入口点函数************************************** int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow){ MSG msg; MyRegisterClass(hInstance); //初始化 if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow)) { return FALSE; } //消息循环 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;}//****设计一个窗口类,类似填空题,使用窗口结构体********************* 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);}//****初始化函数*************************************// 加载位图资源并取得内部窗口区域信息BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow){ HBITMAP bmp; hInst = hInstance; hWnd = CreateWindow("canvas", "浅墨的窗口" , 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); //取得内部窗口区域的大小 MyPaint(hdc); return TRUE;}//****自定义绘图函数*********************************// 1.进行窗口贴图// 2.计算小鸟贴图坐标并判断小鸟是否碰到窗口边沿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); //计算X轴贴图坐标与速度 x += vx; if(x <= 0) { x = 0; vx = -vx; } else if(x >= rect.right-60) { x = rect.right - 60; vx = -vx; } //计算Y轴贴图坐标与速度 y += vy; if(y<=0) { y = 0; vy = -vy; } else if(y >= rect.bottom-60) { y = rect.bottom - 60; vy = -vy; } tPre = GetTickCount(); //记录此次绘图时间}****消息处理函数*********************************** LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam){ switch (message) { case WM_KEYDOWN: //按键消息 if(wParam==VK_ESCAPE) //按下【Esc】键 PostQuitMessage(0); break; case WM_DESTROY: //窗口结束消息 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;}
运行时会带有幻影的错觉,实际上是因为这样的动画实现方式比较简单。
毕竟画面不是我们目前所追求的东西,目前我们主要学的是思想,关于华丽的游戏画面,这将是我们在后面的DirectX与游戏引擎中才需要讲究的东西。
下面是运行的截图:
这个简单的小demo,运行起来有没有与“愤怒的小鸟”太空版有些神似呢?呵呵
相信继续跟着浅墨一起学习,日积月累,你可以轻易编出比《愤怒的小鸟》更加精彩的游戏,加油加油~
本节到这里就结束了。
本篇的精简版的源代码请点击这里下载: 【Visual C++】Note_Code_18
(所谓精简版,就是删除了几个无用的大文件,例如例如sdf,pch,有的朋友因为这个问题在编译的时候遇到了warning与error,其实不用怕,编译器会在第一次编译链接的时候再次生成这些文件,我们只要二次编译就可以了。)
本篇的完整版的源代码请点击这里下载: 【Visual C++】Note_Code_18_full
(为了不给大家带来编译时的困惑,我补上了这个完整版。以后的文章里面还是会采用上传完整版形式,以免给大家带来不必要的困惑)
感谢一直支持【Visual C++】游戏开发笔记系列专栏的朋友们,也请大家继续关注我的专栏,我一有时间就会把自己的学习心得,觉得比较好的知识点写出来和大家一起分享。
精通游戏开发的路还很长很长,非常希望能和大家一起交流,共同学习,共同进步。
大家看过后觉得值得一看的话,可以顶一下这篇文章,你们的支持是我继续写下去的动力~
如果文章中有什么疏漏的地方,也请大家指正。也希望大家可以多留言来和我探讨编程相关的问题。
最后,谢谢你们一直的支持~~~
——————————浅墨于2012年4月24日
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