HTML5のCanvasでつくるダイナミックな表現―CreateJSを使う

第29回 Box2Dで落としたボールを床に弾ませる

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前回の第28回物理演算エンジンBox2Dでボールを落とすは,全体を通してなんとかひとつのオブジェクトを自由落下させた。今回は床を加えて,ボールを弾ませる。ようやく物理演算シミュレーションらしくなってきた。

床をつくる

前回つくったボールは,落ちたままぶつかるものが何もないので,ステージ下端に消えた。そこで,床を加えよう。床をつくる関数(createStaticFloor())は,Box2Dを初期化する関数(initializeBox2D())から呼び出す。引数には,ステージの幅と高さを加えた。また,床の矩形情報は,Rectangleオブジェクトで変数(floor)に納めている。

床の剛体を定義するb2BodyDefオブジェクトも,ボールと同じ関数(defineBody())でつくる。ただし,床は動かないので,引数に与える剛体の種類がb2Body.b2_staticBody定数になる(再掲第28回表1)。人形役の目に見える床は,これも新たに定めた関数(createVisualFloor())で矩形のShapeオブジェクトをつくって返した。中身は,BitmapとShapeでオブジェクトは異なるものの,ボールの関数(createVisualBall())と基本的に同じだ。

第28回表1 剛体の種類を定めるb2Body定数(再掲)

マウスイベント剛体の種類
b2_dynamicBody動的2
b2_kinematicBodyキネマティック1
b2_staticBody静的0
var standardRadius = 20;
var floor = new createjs.Rectangle();
function initialize() {

  floor.width = stageWidth * 0.8;
  floor.x = (stageWidth - floor.width) / 2;
  // initializeBox2D(gravity);
  initializeBox2D(gravity, stageWidth, stageHeight);

}
// function initializeBox2D(gravity) {
function initializeBox2D(gravity, stageWidth, stageHeight) {

  var floorShape = createStaticFloor(stageWidth / 2, stageHeight - standardRadius, floor.width, standardRadius, "#CCCCCC");
  stage.addChild(floorShape);
}

function createStaticFloor(nX, nY, nWidth, nHeight, color) {
  var staticBody = Box2D.Dynamics.b2Body.b2_staticBody
  var bodyDef = defineBody(nX, nY, staticBody);
  var floorShape = createVisualFloor(nWidth, nHeight, color, bodyDef);
  createBody(world, bodyDef);
  return floorShape;
}

function createVisualFloor(nWidth, nHeight, color, bodyDef) {
  var floorShape = new createjs.Shape();
  floorShape.regX = nWidth / 2;
  floorShape.regY = nHeight / 2;
  floorShape.graphics
  .beginFill(color)
  .drawRect(0, 0, nWidth, nHeight);
  bodyDef.userData = floorShape;
  return floorShape;
}

第28回コード1「Box2Dでボールを自由落下させる」に上記のスクリプトを書き加えて試すと,床がデフォルトのステージ左上角に取り残されてしまう図1)。これは,Box2Dの物理空間のシミュレーションに,まだ床が加わっていないためだ。

図1 床がステージの左上角に置かれたまま

図1 床がステージの左上角に置かれたまま

すべての剛体を物理シミュレーションする

Ticker.tickイベントのリスナー(tick())から呼出した物理シミュレーションを進める関数(update())は,b2World.GetBodyList()メソッドで物理空間に加えられた初めの剛体を取り出している。そして,黒子の物理演算の結果を人形役のボールに当てはめて,ボールは自由落下した。それで終わってしまうと,床についての物理シミュレーションが行われない。だから,床がデフォルトの位置に取り残されたのだ。

物理空間のつぎの剛体を取り出すには,ボールのb2Bodyオブジェクトにb2Body.GetNext()メソッドを呼び出せばよい。これで,つぎの剛体である床のb2Bodyオブジェクトが得られる。なお,初めの剛体を取り出すのはb2Worldクラスのb2World.GetBodyList()つぎの剛体からはb2Bodyクラスのb2Body.GetNext()メソッドを用いることに注意してほしい。

b2Bodyオブジェクト.GetNext()

今のところ,剛体はボールと床のふたつだ。けれど,次回はボール数を増やしたい。そこで,whileループを用い,ありったけのb2Bodyオブジェクトをb2Body.GetNext()メソッドで順に取出して物理シミュレートすることにした。最後の剛体を取り出し終わると,b2Body.GetNext()メソッドはnullを返して,ループから抜ける。

function update(delta) {

  var body = world.GetBodyList();
  while (body) {
    var myObject = body.GetUserData();

    body = body.GetNext();
  }
}

これでどうだとばかり,アニメーションを確かめると,床は確かにステージ下に表れた。ところが,ボールは床をすり抜けるイリュージョンが繰り広げられる図2)。私たちは人形を見て,ボールとか床とかを捉えている。だが,物理演算する黒子は,剛体の座標しか知らされていない。かたちがわからないのだから,ぶつかり合うシミュレーションのしようがないのだ。

図2 落下するボールが床をすり抜ける

図2 落下するボールが床をすり抜ける

まだ物理シミュレーションとしてでき上がっていないものの,参照の便を考えて,ここまでをコード1としてまとめておこう。つぎは,黒子にふたつの剛体のかたちを教える。

コード1 静的な床の剛体にボールを自由落下させる

var SCALE = 1 / 30;
var stage;
var world;
var gravityVertical = 15;
var velocityIterations = 8;
var positionIterations = 3;
var stageWidth;
var stageHeight;
var ballImage;
var imageRadius;
var standardRadius = 20;
var floor = new createjs.Rectangle();
function initialize() {
  var canvasElement = document.getElementById("myCanvas");
  var gravity = new Box2D.Common.Math.b2Vec2(0, gravityVertical);
  stage = new createjs.Stage(canvasElement);
  stageWidth = canvasElement.width;
  stageHeight = canvasElement.height;
  floor.width = stageWidth * 0.8;
  floor.x = (stageWidth - floor.width) / 2;
  initializeBox2D(gravity, stageWidth, stageHeight);
  createjs.Ticker.timingMode = createjs.Ticker.RAF;
  preloadImage("images/Pen.png");
}
function initializeBox2D(gravity, stageWidth, stageHeight) {
  world = new Box2D.Dynamics.b2World(gravity, true);
  var floorShape = createStaticFloor(stageWidth / 2, stageHeight - standardRadius, floor.width, standardRadius, "#CCCCCC");
  stage.addChild(floorShape);
}
function tick(eventObject) {
  var delta = eventObject.delta;
  update(delta);
  stage.update();
}
function addBall() {
  var ball = createDynamicBall(stageWidth / 2, -imageRadius, imageRadius);
  stage.addChild(ball);
}
function createDynamicBall(nX, nY, radius) {
  var dynamicBody = Box2D.Dynamics.b2Body.b2_dynamicBody;
  var bodyDef = defineBody(nX, nY, dynamicBody);
  var ball = createVisualBall(radius, bodyDef);
  createBody(world, bodyDef);
  return ball;
}
function createStaticFloor(nX, nY, nWidth, nHeight, color) {
  var staticBody = Box2D.Dynamics.b2Body.b2_staticBody
  var bodyDef = defineBody(nX, nY, staticBody);
  var floorShape = createVisualFloor(nWidth, nHeight, color, bodyDef);
  createBody(world, bodyDef);
  return floorShape;
}
function defineBody(nX , nY, bodyType) {
  var bodyDef = new Box2D.Dynamics.b2BodyDef();
  bodyDef.position.Set(nX * SCALE, nY * SCALE);
  bodyDef.type = bodyType;
  return bodyDef;
}
function createBody(world, bodyDef) {
  var body = world.CreateBody(bodyDef);
}
function update(delta) {
  world.Step(delta / 1000, velocityIterations, positionIterations);
  var body = world.GetBodyList();
  while (body) {
    var myObject = body.GetUserData();
    if (myObject) {
      var position = body.GetPosition();
      myObject.x = position.x / SCALE;
      myObject.y = position.y / SCALE;
      myObject.rotation = body.GetAngle()/createjs.Matrix2D.DEG_TO_RAD;
    }
    body = body.GetNext();
  }
}
function createVisualBall(radius, bodyDef) {
  var ball = new createjs.Bitmap(ballImage);
  ball.regX = ballImage.width / 2;
  ball.regY = ballImage.height / 2;
  ball.scaleX = ball.scaleY = radius / imageRadius;
  bodyDef.userData = ball;
  return ball;
}
function createVisualFloor(nWidth, nHeight, color, bodyDef) {
  var floorShape = new createjs.Shape();
  floorShape.regX = nWidth / 2;
  floorShape.regY = nHeight / 2;
  floorShape.graphics
  .beginFill(color)
  .drawRect(0, 0, nWidth, nHeight);
  bodyDef.userData = floorShape;
  return floorShape;
}
function preloadImage(file) {
  var loader = new createjs.LoadQueue(false);
  loader.addEventListener("fileload", loadFinished);
  loader.loadFile(file);
}
function loadFinished(eventObject) {
  ballImage = eventObject.result;
  imageRadius = ballImage.width / 2;
  createjs.Ticker.addEventListener("tick", tick);
  addBall();
}

著者プロフィール

野中文雄(のなかふみお)

ソフトウェアトレーナー,テクニカルライター,オーサリングエンジニア。上智大学法学部卒,慶応義塾大学大学院経営管理研究科修士課程修了(MBA)。独立系パソコン販売会社で,総務・人事,企画,外資系企業担当営業などに携わる。その後,マルチメディアコンテンツ制作会社に転職。ソフトウェアトレーニング,コンテンツ制作などの業務を担当する。2001年11月に独立。Web制作者に向けた情報発信プロジェクトF-siteにも参加する。株式会社ロクナナ取締役(非常勤)。

URLhttp://www.FumioNonaka.com/

著書

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