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Box2D:一个 2D rigid body 物理引擎

作者: 刘鹏

日期: 2009-03-09

Box2D 是一个2D rigid body 物理引擎，本文介绍了它的基本情况、主要特色以及使用 Box2D 开发程序的基本思路。

Overview

Box2D 是一个功能丰富的 2D rigid body 物理引擎，基于 C++ 开发，作者是 Erin Catto。使用 Box2D，开发人员可以使对象运动时具有物理效果，如惯性、自由落体、碰撞等等。

2D rigid body 是一个不会变形的物体，它具有质量和惯性。它的状态由重心和旋转角度决定。它的动态移动由线速度和角速度控制。³

Box2D 已在多个游戏中使用，包括 Crayon Physics Deluxe，该游戏赢得了 2008 Independent Game Festival Grand Prize。

Box2D 已经移植到 Flash、Java、C#、Python、JavaScript、D 和具有定点数运算能力的嵌入式设备上。

Features¹

• Collision

1. Continuous collision detection.
2. Contact callbacks: add, persist, remove.
3. Convex polyons and circles.
4. Multiple shapes per body
5. One-shot contact manifolds
6. Incremental sweep-and-prune broadphase
7. Efficient pair management
8. Fast broadphase AABB queries
9. Collision groups and categories

• Physics

1. Continuous physics with time of impact island solver.
2. Persistent body-joint-contact graph
3. Island solution and sleep management
4. Contact, friction, and restitution
5. Stable stacking with a linear-time solver
6. Revolute, prismatic, distance, pulley, gear, and mouse joints
7. Joint limits, motors, and friction
8. Momentum decoupled position correction
9. Fairly accurate reaction forces/impulses

• System

1. Small block and stack allocators
2. Centralized tuning parameters
3. Highly portable C++ with no use of STL containers

Box2D 开发基本思路

• create a world
• create a Ground Box
• Create a Dynamic Body
• Simulating the World
  • time step is 60Hz 或者 1/60 秒
  • integrator，在离散时间点模拟物理方程
  • simulation loop : call b2World::Step.

细节内容可以参考 box2d manual 中的 helloworld 例子，http://www.box2d.org/manual.html#d0e110 。

Reference

1. Box2D Features

2. box2d wiki

3. Rigid Body

4. box2d manual