GamePhysicsCookbook
1.0.0
Este libro es una guía completa del álgebra lineal y los juegos de detección de colisiones que se utilizan habitualmente, pero sólo aborda brevemente el tema de la resolución de colisiones (Física). El libro está estructurado de la siguiente manera:
Todos los temas tratados en este libro se utilizan para construir progresivamente un motor de física de cuerpos rígidos. Los últimos tres capítulos (14, 15 y 16) implementan la física de partículas, la física de cuerpos rígidos y la física de cuerpos blandos (tela). Se proporciona un apéndice que cubre brevemente temas avanzados, recursos para explorar estos temas y recursos adicionales para explorar la física del juego.
Algunas de las figuras creadas para el libro no se imprimieron bien. Para abordar esto, he incluido todas las figuras de los libros en este repositorio y las he publicado en línea en: https://github.com/gamephysicscookbook/Figures
Los primeros tres capítulos del libro están dedicados a enseñar el álgebra lineal básica necesaria para el desarrollo de juegos. Cada concepto se explica en un contexto matemático, se proporciona el código fuente para cada concepto y también se proporcionan imágenes cuando algo se puede explorar visualmente. A lo largo de los primeros tres capítulos se crean las siguientes estructuras de datos:
vec2 )vec3 )mat2 )mat3 )mat4 )Cuando es posible, las operaciones matriciales se implementan de forma genérica. Por ejemplo, se proporciona código para multiplicar dos matrices de tamaños arbitrarios.
Las siguientes intersecciones están cubiertas en el libro:
| Punto | Línea | Rayo | Esfera | AABB | OBB | Avión | Triángulo | Tronco | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Punto |  | | | | | | | |  |
| Línea | | | | | | | | | |
| Rayo | | | | | | | | | |
| Esfera | | | | | | | | | |
| AABB | | | | | | | | | |
| OBB | | | | | | | | | |
| Avión | | | | | | | | | |
| Triángulo | | | | | | | | | |
| Tronco | | | | | | | | | |
El capítulo 14 cubre la física de partículas ingenua; este capítulo pretende ser una introducción a la configuración de un bucle de física y a la consideración del formato general de un bucle de física. El capítulo 15 es el capítulo más interesante, implementa un motor básico de física de cuerpos rígidos. El motor básico tiene soporte para cajas y esferas orientadas, se puede hacer que funcione el apilamiento pero no tiene soporte directo. El capítulo 16 cubre los resortes y cómo se pueden utilizar para implementar la física del cuerpo blando. La demostración final del libro es una demostración de física de tela y cuerpo blando.
Al ser este mi primer libro, he aprendido mucho sobre el proceso de escritura; quizás incluso más sobre planificación. La siguiente es una lista de cosas que descubrí mientras escribía este libro y que no planifiqué adecuadamente:
Cuaterniones : ¡Tener un cuaternión es imprescindible! Planeé escribir el libro usando rotaciones de Euler y matrices de rotación. Si bien esto funcionó, tener acceso a los cuaterniones habría hecho la vida mucho más fácil.
Planos : Las intersecciones de planos no deben devolver un valor booleano, deben clasificar la intersección como: detrás, intersectando, delante. Preferiblemente, si la intersección está delante o detrás, desea devolver alguna indicación de la distancia. Esto resulta muy útil al realizar la selección de Frustum. No sabía con qué profundidad iba a escribir sobre los frustums, así que decidí hacer una intersección booleana simple.
Raycasting : debería haber escrito raycasts para devolver un resultado de raycast desde el principio. Tener que volver atrás y reescribir la API de raycasting resultó ser más complicado de expresar en texto de lo que esperaba. La idea detrás de esto era mantener las cosas simples al principio y complicarlas sólo cuando fuera necesario.
Hay varios problemas en la implementación física del código fuente. Estas cuestiones surgen del hecho de que la parte de física de este libro tuvo que condensarse en tres capítulos. Simplemente no hubo tiempo suficiente para cubrir todo lo necesario para crear un sistema físico de cuerpo rígido robusto. El mayor problema con el motor es el hecho de que no hay ningún árbitro .
Sin un árbitro, no podemos construir un solucionador de impulsos secuencial. Esto nos deja con un solucionador de impulsos bastante ingenuo y básico. El problema es que los impulsos se resuelven por contacto por cuadro. Esto provoca un deslizamiento excesivo. He compensado la falta de impulso secuencial con proyección lineal y polarización de fricción agresiva. Los motores de física más antiguos hacen algo similar, confiando en dormir con mano dura para enmascarar el problema. No hace falta decir que no se implementó el sueño.
Si tengo la oportunidad de escribir una segunda edición de este libro, eliminaré los capítulos sobre colisiones bidimensionales (capítulos 4, 5 y 6) y reduciré el número de páginas de los capítulos sobre gestión de escenas. Planeo usar las páginas adicionales para cubrir los siguientes temas:
