HTML5のCanvasでつくるダイナミックな表現―CreateJSを使う

第30回 Box2Dでたくさんのボールを床に落とし続ける

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ボールのオブジェクトを使い回す

剛体のb2Bodyオブジェクトを物理演算シミュレーションから外したり,加えたりするには,b2Body.SetActive()メソッドを用いる。引数はブール(論理)値で,falseを与えると物理演算の対象から外れる。改めて,シミュレーションに加えるときはtrueを渡せばよい。

b2Bodyオブジェクト.SetActive(アクティブ化)

ただし,b2Body.SetActive()メソッドで剛体を物理演算シミュレーションから除いても,b2Worldオブジェクトの物理空間にはそのまま残る。つまり,b2World.GetBodyList()b2Body.GetNext()メソッドで拾えてしまうということだ。物理演算からそれらは外して,無駄を省くようにしたい。

剛体のb2Bodyオブジェクトを使い回すときには,その物理情報を初期化することも忘れてならない。移動と回転の速度は,それぞれb2Body.SetLinearVelocity()b2Body.SetAngularVelocity()メソッドで0にする。そして,使い回す剛体の新たな位置と角度を,b2Body.SetPositionAndAngle()メソッドで与えればよい表1⁠。

表1 剛体の物理情報を定めるメソッド

b2Bodyメソッド引数値
SetLinearVelocity(速度ベクトル)剛体が移動する速度ベクトルを示すb2Vec2オブジェクト
SetAngularVelocity(角速度)剛体の回転する角速度を示すラジアン値(ラジアン/秒)
SetPositionAndAngle(位置ベクトル, 角度)剛体の位置ベクトルを示すb2Vec2オブジェクトと,回転角を示すラジアン値

ボールの剛体を増やす関数(addBall)は,いきなり剛体をつくる関数(createDynamicBall())を呼び出すのではなく,以下のように新たに定めた関数(getDynamicBall())の呼出しにより剛体のオブジェクトを使い回す。剛体のオブジェクトは,変数(balls)に定めた配列に納めておく。剛体を使い回す関数は,配列にオブジェクトがあればそれを取り出し,ない場合のみ新たな剛体をつくる。

配列から取り出したエレメントの剛体は,まずb2Body.SetActive()メソッドで物理演算シミュレーションに戻す。そのうえで,前掲表1のメソッドにより,速度は0にし,位置を引数の値に,回転角は0とした。なお,移動速度の初期化に用いるため,0ベクトルのb2Vec2オブジェクトをあらかじめ変数(ZERO_VECTOR)に定めておいた。

var ZERO_VECTOR = new Box2D.Common.Math.b2Vec2();
var balls = [];

function addBall(delta) {

  // var ball = createDynamicBall(nX, nY, radius);
  var ball = getDynamicBall(nX, nY, radius);

}
function getDynamicBall(nX, nY, radius) {
  var ball;
  if (balls.length) {
    var body = balls.pop();
    body.SetActive(true);
    body.SetLinearVelocity(ZERO_VECTOR);
    body.SetAngularVelocity(0);
    body.SetPositionAndAngle(new Box2D.Common.Math.b2Vec2(nX * SCALE, nY * SCALE), 0);
    ball = body.GetUserData();
  } else {
    ball = createDynamicBall(nX, nY, radius);
  }
  return ball;
}

つぎは,ステージから見えなくなったボールを表示リストから外し,剛体を物理演算シミュレーションから除く処理だ。物理演算を進める関数(update())は,以下のように書き替えた。落ちた剛体(body)がステージ下端(bottomLimit)から消えるまではシミュレーションを続ける。下端からステージの外に出た剛体はシミュレーションから外し,ボールのオブジェクト(myObject)は表示リストから除いたうえで,使い回す剛体の配列(balls)に加えた。

なお,ステージ下端の座標(bottomLimit)は,素材をロードし終えたときのリスナー関数(loadFinished())が定めている。また,剛体を使い回しの配列(balls)に加える前に,同じ剛体がすでにエレメントとして納められていないかを念のため確かめた。indexOf()は,引数が配列エレメントならそのインデックスを,エレメントになければ-1を返すCreateJSの便利な関数だ。

var bottomLimit;

function update(delta) {

  var position = body.GetPosition();
  var positionY = position.y / SCALE;
  if (positionY < bottomLimit) {

    // myObject.y = position.y / SCALE;
    myObject.y = positionY;

  } else {
    body.SetActive(false);
    stage.removeChild(myObject);
    if (createjs.indexOf(balls, body) < 0) {
      balls.push(body);
    }
  }

}

function loadFinished(eventObject) {

  bottomLimit = stageHeight + ballImage.height;

}

これで自由落下する剛体のオブジェクトが使い回される。つまり,床から落ちてステージの下に消えたボールの剛体は,新たな設定が与えられてまたステージの上の方から落とされる。初めの見た目はコード1と同じだ。けれど,ずっとシミュレーションを続けても処理が重くなることはない。script要素全体はつぎのコード2にまとめた。

コード2 剛体のオブジェクトを使い回してつぎつぎと床に自由落下させる

var SCALE = 1 / 30;
var ZERO_VECTOR = new Box2D.Common.Math.b2Vec2();
var stage;
var world;
var gravityVertical = 15;
var velocityIterations = 8;
var positionIterations = 3;
var stageWidth;
var stageHeight;
var bottomLimit;
var ballImage;
var imageRadius;
var standardRadius = 20;
var floor = new createjs.Rectangle();
var duration = 0;
var interval = 50;
var balls = [];
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;
  addBall(delta);
  update(delta);
  stage.update();
}
function addBall(delta) {
  duration += delta;
  if (duration > interval) {
    var nX = floor.width * Math.random() + floor.x;
    var nY = -stageHeight * Math.random();
    var radius = 15 * (Math.random() - 0.5) + standardRadius;
    var ball = getDynamicBall(nX, nY, radius);
    stage.addChild(ball);
    duration = 0;
  }
}
function getDynamicBall(nX, nY, radius) {
  var ball;
  if (balls.length) {
    var body = balls.pop();
    body.SetActive(true);
    body.SetLinearVelocity(ZERO_VECTOR);
    body.SetAngularVelocity(0);
    body.SetPositionAndAngle(new Box2D.Common.Math.b2Vec2(nX * SCALE, nY * SCALE), 0);
    ball = body.GetUserData();
  } else {
    ball = createDynamicBall(nX, nY, radius);
  }
  return ball;
}
function createDynamicBall(nX, nY, radius) {
  var dynamicBody = Box2D.Dynamics.b2Body.b2_dynamicBody;
  var bodyDef = defineBody(nX, nY, dynamicBody);
  var ball = createVisualBall(radius, bodyDef);
  var circleShape = new Box2D.Collision.Shapes.b2CircleShape(radius * SCALE);
  var fixtureDef = defineFixture(circleShape);
  setFixture(fixtureDef, 1, 0.1, 0.8);
  createBody(world, bodyDef, fixtureDef);
  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);
  var boxShape = new Box2D.Collision.Shapes.b2PolygonShape();
  var fixtureDef = defineFixture(boxShape);
  boxShape.SetAsBox(nWidth / 2 * SCALE, nHeight / 2 * SCALE);
  createBody(world, bodyDef, fixtureDef);
  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 defineFixture(myShape) {
  var fixtureDef = new Box2D.Dynamics.b2FixtureDef();
  fixtureDef.shape = myShape;
  return fixtureDef;
}
function setFixture(fixtureDef, density, friction, restitution) {
  fixtureDef.density = density;
  fixtureDef.friction = friction;
  fixtureDef.restitution = restitution;
}
function createBody(world, bodyDef, fixtureDef) {
  var body = world.CreateBody(bodyDef);
  body.CreateFixture(fixtureDef);
}
function update(delta) {
  world.Step(delta / 1000, velocityIterations, positionIterations);
  var body = world.GetBodyList();
  while (body) {
    if (body.IsActive()) {
      var myObject = body.GetUserData();
      if (myObject) {
        var position = body.GetPosition();
        var positionY = position.y / SCALE;
        if (positionY < bottomLimit) {
          myObject.x = position.x / SCALE;
          myObject.y = positionY;
          myObject.rotation = body.GetAngle()/createjs.Matrix2D.DEG_TO_RAD;
        } else {
          body.SetActive(false);
          stage.removeChild(myObject);
          if (createjs.indexOf(balls, body) < 0) {
            balls.push(body);
          }
        }
      }
    }
    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;
  bottomLimit = stageHeight + ballImage.height;
  createjs.Ticker.addEventListener("tick", tick);
}

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