【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

2024-04-23 02:08
文章标签 基础 c++ 开发 笔记 游戏 建模 visual 物理 十八 匀速 加速运动

本文主要是介绍【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，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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~

[cpp] view plain copy print ? 在CODE上查看代码片 派生到我的代码片
  1. #include "stdafx.h"  
  2. #include <stdio.h>  
  3.   
  4.   
  5. //全局变量声明  
  6. HINSTANCE hInst;  
  7. HBITMAP   bg,bird;  
  8. HDC       hdc,mdc,bufdc;  
  9. HWND      hWnd;  
  10. DWORD     tPre,tNow,tCheck;  
  11. RECT      rect;             //定义一个RECT结构体，用于储存内部窗口区域的坐标  
  12. 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  
  13.   
  14. //全局函数声明  
  15. ATOM                MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);  
  16. BOOL                InitInstance(HINSTANCE, int);  
  17. LRESULT CALLBACK    WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);  
  18. void                MyPaint(HDC hdc);  
  19.   
  20. //****WinMain函数，程序入口点函数**************************************    
  21. int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,  
  22.                      HINSTANCE hPrevInstance,  
  23.                      LPSTR     lpCmdLine,  
  24.                      int       nCmdShow)  
  25. {  
  26.     MSG msg;  
  27.   
  28.     MyRegisterClass(hInstance);  
  29.   
  30.     //初始化  
  31.     if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))   
  32.     {  
  33.         return FALSE;  
  34.     }  
  35.   
  36.     //消息循环  
  37.     GetMessage(&msg,NULL,NULL,NULL);            //初始化msg        
  38.     while( msg.message!=WM_QUIT )  
  39.     {  
  40.         if( PeekMessage( &msg, NULL, 0,0 ,PM_REMOVE) )  
  41.         {  
  42.             TranslateMessage( &msg );  
  43.             DispatchMessage( &msg );  
  44.         }  
  45.         else  
  46.         {  
  47.             tNow = GetTickCount();  
  48.             if(tNow-tPre >= 40)  
  49.                 MyPaint(hdc);  
  50.         }  
  51.     }  
  52.   
  53.     return msg.wParam;  
  54. }  
  55.   
  56. //****设计一个窗口类，类似填空题，使用窗口结构体*********************    
  57. ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)  
  58. {  
  59.     WNDCLASSEX wcex;  
  60.   
  61.     wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);   
  62.     wcex.style          = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;  
  63.     wcex.lpfnWndProc    = (WNDPROC)WndProc;  
  64.     wcex.cbClsExtra     = 0;  
  65.     wcex.cbWndExtra     = 0;  
  66.     wcex.hInstance      = hInstance;  
  67.     wcex.hIcon          = NULL;  
  68.     wcex.hCursor        = NULL;  
  69.     wcex.hCursor        = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);  
  70.     wcex.hbrBackground  = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1);  
  71.     wcex.lpszMenuName   = NULL;  
  72.     wcex.lpszClassName  = "canvas";  
  73.     wcex.hIconSm        = NULL;  
  74.   
  75.     return RegisterClassEx(&wcex);  
  76. }  
  77.   
  78. //****初始化函数*************************************  
  79. // 加载位图资源并取得内部窗口区域信息  
  80. BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)  
  81. {  
  82.     HBITMAP bmp;  
  83.     hInst = hInstance;  
  84.   
  85.     hWnd = CreateWindow("canvas", "浅墨的窗口" , WS_OVERLAPPEDWINDOW,  
  86.         CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);  
  87.   
  88.     if (!hWnd)  
  89.     {  
  90.         return FALSE;  
  91.     }  
  92.   
  93.     MoveWindow(hWnd,10,10,600,450,true);  
  94.     ShowWindow(hWnd, nCmdShow);  
  95.     UpdateWindow(hWnd);  
  96.   
  97.     hdc = GetDC(hWnd);  
  98.     mdc = CreateCompatibleDC(hdc);  
  99.     bufdc = CreateCompatibleDC(hdc);  
  100.     bmp = CreateCompatibleBitmap(hdc,640,480);  
  101.   
  102.     SelectObject(mdc,bmp);  
  103.   
  104.     bg = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"bg.bmp",IMAGE_BITMAP,640,480,LR_LOADFROMFILE);  
  105.     bird = (HBITMAP)LoadImage(NULL,"angrybird.bmp",IMAGE_BITMAP,120,60,LR_LOADFROMFILE);  
  106.       
  107.     GetClientRect(hWnd,&rect);      //取得内部窗口区域的大小  
  108.     MyPaint(hdc);  
  109.   
  110.     return TRUE;  
  111. }  
  112.   
  113. //****自定义绘图函数*********************************  
  114. // 1.进行窗口贴图  
  115. // 2.计算小鸟贴图坐标并判断小鸟是否碰到窗口边沿  
  116. void MyPaint(HDC hdc)  
  117. {  
  118.     SelectObject(bufdc,bg);  
  119.     BitBlt(mdc,0,0,640,480,bufdc,0,0,SRCCOPY);  
  120.   
  121.     SelectObject(bufdc,bird);  
  122.     BitBlt(mdc,x,y,60,60,bufdc,60,0,SRCAND);  
  123.     BitBlt(mdc,x,y,60,60,bufdc,0,0,SRCPAINT);  
  124.       
  125.   
  126.     BitBlt(hdc,0,0,640,480,mdc,0,0,SRCCOPY);  
  127.   
  128.     //计算X轴贴图坐标与速度  
  129.     x += vx;  
  130.     if(x <= 0)  
  131.     {  
  132.         x = 0;  
  133.         vx = -vx;  
  134.     }  
  135.     else if(x >= rect.right-60)  
  136.     {  
  137.         x = rect.right - 60;  
  138.         vx = -vx;  
  139.     }  
  140.   
  141.     //计算Y轴贴图坐标与速度  
  142.     y += vy;          
  143.     if(y<=0)  
  144.     {  
  145.         y = 0;  
  146.         vy = -vy;  
  147.     }  
  148.     else if(y >= rect.bottom-60)  
  149.     {  
  150.         y = rect.bottom - 60;  
  151.         vy = -vy;  
  152.     }  
  153.   
  154.     tPre = GetTickCount();     //记录此次绘图时间  
  155. }  
  156.   
  157. ****消息处理函数***********************************    
  158. LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)  
  159. {  
  160.     switch (message)  
  161.     {  
  162.         case WM_KEYDOWN:                    //按键消息  
  163.             if(wParam==VK_ESCAPE)           //按下【Esc】键  
  164.                 PostQuitMessage(0);  
  165.             break;  
  166.         case WM_DESTROY:                    //窗口结束消息    
  167.             DeleteDC(mdc);  
  168.             DeleteDC(bufdc);  
  169.             DeleteObject(bg);  
  170.             DeleteObject(bird);  
  171.             ReleaseDC(hWnd,hdc);  
  172.             PostQuitMessage(0);  
  173.             break;  
  174.         default:                            //其他消息  
  175.             return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);  
  176.    }  
  177.    return 0;  
  178. }  





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

这篇关于【Visual C++】游戏开发笔记十八 游戏基础物理建模(一) 匀速与加速运动的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/927494。

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