Как добавить плавность при обработке коллизий?

Question

[historydev]

Вот минимальный пример:

fn resolve_circle_circle_collision(circle1: &mut Circle, circle2: &mut Circle) {
    let direction = circle1.pos - circle2.pos; // Вектор направления
    let min_distance = circle1.radius + circle2.radius; // Минимальная дистанция (сумма радиусов)
    let distance = circle1.pos.distance(circle2.pos); // Текущая дистанция между центрами

    if distance < min_distance && distance > 0.0 { // Проверяем меньше ли текущая дистанция, минимальной дистанции
        let overlap = min_distance - distance; // Вычисляем пересечение, решает проблему дёрганий при коллизии
        let displacement = direction.normalize_or_zero() * overlap / 2.; // Вычисляем насколько двигать по направлению

        circle1.pos += displacement * get_frame_time(); // Двигаем плавно т.к. используется время кадра
    }
}

По сути вектор направления умноженный на время кадра, даёт необходимый эффект:
displacement * get_frame_time()

Однако если в уравнение добавить движение за мышью:

circle1.pos += direction * circle1.velocity * get_frame_time();

То всё ломается, я уже не знаю что делать с этим..
В оригинале у меня добавлен фактор интерполяции в диапазоне [0; 1] который увеличивается на N * время кадра.
И получается displacement * factor - это работает, но не идеально.

Видимо мои пробелы в знаниях не позволяют увидеть очевидного решения проблемы, если оно есть.

P.S: Могу записать видео, если нужно, дайте знать в комментах

Answer 1

[Станислав Макаров]

Что-то я пока не могу понять в целом вашей логики моделирования. Если вы обрабатываете коллизии, то где обработка движений? Где обработка скоростей? Почему коллизия приводит к изменению сразу позиции, а не velocity? Столкновение должно поменять вектора velocity у столкнувшихся кругов, а уже логика моделирования движения должна менять позицию для каждого кадра. Тогда и движение за мышью можно будет выразить просто как воздействие внешней силы ("магнитится" к мыши), т.е. как некоторый вектор ускорения, т.е. как некоторую дельту к velocity на каждом интервале моделирования.

Comments

[historydev]

Я довольно слаб в математике и изучаю попутно всё это, поэтому я могу ошибаться в большом кол-ве вещей.

velocity это f32, не вектор, должен быть вектор?
Я умножаю вектор направления на скорость.

Сделал так, работает совсем не так, как хотелось бы:

fn resolve_circle_circle_collision(circle1: &mut Circle, circle2: &mut Circle, camera: &Camera2D) {
    let min_distance = circle1.radius + circle2.radius;
    let distance = circle1.pos.distance(circle2.pos);

    if distance < min_distance {
        if !circle1.velocity.is_sign_negative() {
            circle1.velocity = circle1.velocity.neg();
        }
    } else {
        circle1.velocity = circle1.velocity.abs();
    }
}

Полную логику довольно тяжело объяснить, но на этом примере, я бы хотел чтобы окружность А плавно отталкивалась от окружности Б, пока не выйдет за пределы её радиуса и при этом продолжалось движение за мышью.

[Станислав Макаров]

historydev
Я не знаю вашей постановки задачи, на плоскости у вас движутся круги или по линии. Я ориентировался чисто на термины, а по-английски velocity это вектор скорости, а speed - скаляр скорости. Если у вас только одна ось, то velocity будет содержать только один компонент, что эквивалентно скаляру + знак (вперёд/назад).

> Сделал так, работает совсем не так, как хотелось бы
Я не знаю ни как оно работает сейчас, ни как вам хотелось бы. Как думаете, я смогу чем-то помочь?)

У вас движение на плоскости или по линии?

[historydev]

Станислав Макаров,

У вас движение на плоскости или по линии?

А как понять? Двигаются объекты в мировых координатах, наверно плоскость.

Я не смогу загрузить проект на песок, т.к. такого песка нет, могу записать видео или демку экрана показать.
Могу скинуть скомпилированный файл под win64

[historydev]

Если у вас только одна ось, то velocity будет содержать только один компонент, что эквивалентно скаляру + знак (вперёд/назад).

Можно считать плоскость тогда, т.к. по сути velocity это скаляр, который умножается на вектор, что даёт vec2(x * v, y * v)

[Станислав Макаров]

historydev
> А как понять? Двигаются объекты в мировых координатах, наверно плоскость.
Да очень просто, у вас в позиции сколько координат? Если одна - то движение по линии, если две - то по плоскости, если три - то в пространстве, это же очевидно.

Судя по последнему сообщению у вас две координаты в позиции, значит видимо про плоскость идёт речь.
В этом случае обычно вектор скорости тоже двумерный, т.к. по каждой оси компонент скорости может быть разный: например кружок может быстро двигаться вниз/вверх, но одновременно с этим медленно смещаться вправо/влево или наоборот. Двумерный вектор скорости позволяет хранить скорость по каждой оси независимо. В вашем примере vec2(x * v, y * v) ваш кружок сможет лететь только под 45 градусов относительно координатных осей. Может вам так и достаточно, я не знаю. Но если вы хотите столкнуть шары, лучше дать им двумерные скорости, иначе нормально рассчитать не получится.

Дальше я предположу, что вас интересует абсолютно упругое столкновение, погуглите что это значит (школьный курс физики). Вам нужно для двух шаров (кружков) массы m1 и m2 и с начальными скоростями v1 и v2 рассчитать результирующие скорости. Можно попробовать взять вот эту формулу, она похожа на правду (проверить не на чем сейчас). В этой статье правда расписано для движения по одной оси, но запись в векторной форме, поэтому по идее для двух осей ничего не меняется в формуле. Нужны только двумерные вектора скоростей.

[historydev]

Станислав Макаров, Я пытаюсь реализовать физику как в игре agar.io, на глаз