Сфера: SphereGeometry и её параметры

Библиотека Oimo.js предоставляет возможности для физического моделирования в 3D-сценах на JavaScript, включая динамику твердых тел, столкновения и реакции на силы. Одним из наиболее часто используемых примитивов является сфера. В Oimo.js сфера представляется объектом типа SphereGeometry, который определяет как физические, так и геометрические свойства тела.

Создание сферы

Для создания сферического тела используется конструктор, задающий его физические параметры и геометрию. Сфера формируется с помощью объекта OIMO.Body с телом типа SphereGeometry. Пример базового создания:

const body = new OIMO.Body({
    type: "sphere",
    size: [radius], // радиус сферы
    pos: [x, y, z], // начальная позиция в пространстве
    move: true,     // подвижное тело
    density: 1      // плотность материала
});

Ключевые моменты:

  • type: "sphere" указывает на сферическую форму тела.
  • size: [radius] задаёт радиус сферы, в Oimo.js массив используется для унификации с другими формами.
  • pos определяет исходное положение в мире.
  • move контролирует, является ли тело динамическим (движущимся) или статическим.
  • density влияет на массу тела: масса вычисляется как произведение плотности на объём сферы.

Параметры SphereGeometry

1. Радиус (radius) Основной параметр, определяющий размер сферы. Радиус используется не только для визуализации, но и для расчёта столкновений и физических свойств.

2. Масса и плотность Масса вычисляется по формуле:

[ m = r^3]

где ( ) — плотность (density), а ( r ) — радиус. Эта формула используется внутренне в Oimo.js для динамических тел.

3. Позиция и ориентация Сфера в 3D-пространстве определяется вектором позиции [x, y, z]. Поскольку сфера симметрична, ориентация не влияет на форму, но важна для взаимодействия с другими объектами.

4. Подвижность (move) Свойство move: true делает тело динамическим. Для статических сфер, которые служат платформами или препятствиями, move устанавливается в false.

Физические взаимодействия

Сфера взаимодействует с другими телами через коллайдеры. В Oimo.js сфера автоматически получает коллайдер формы сферы, который оптимизирован для расчёта столкновений. Основные аспекты:

  • Сила тяжести: динамические сферы реагируют на глобальную силу тяжести, задаваемую в мире через world.gravity.
  • Сопротивление: трение и упругость регулируются через свойства материала. Примеры:
body.setMaterial({
    friction: 0.5,
    restitution: 0.7
});
  • friction — коэффициент трения при касании.
  • restitution — коэффициент упругого отскока при столкновении.

Масштабирование и трансформации

Для изменения размера сферы после её создания используется метод setScale:

body.setScale([newRadius]);

Все физические свойства автоматически пересчитываются с учётом нового радиуса, включая массу и моменты инерции.

Применение сфер в симуляциях

Сферы часто используются для:

  • Моделирования шариков, мячей и пуль.
  • Эмуляции гравитационных систем, где каждая сфера может представлять планету или частицу.
  • Строения сложных систем из нескольких сфер, таких как связки и цепочки.

Oimo.js оптимизирован для работы с множеством сфер одновременно благодаря простоте коллайдера и симметрии объектов.

Настройка точности столкновений

Oimo.js позволяет контролировать точность расчёта столкновений через параметры iterations и timestep мира. Для сфер, участвующих в быстрых движениях, рекомендуется уменьшать timestep и увеличивать количество iterations, чтобы избежать проскакивания тел через препятствия:

const world = new OIMO.World({
    timestep: 1/120,
    iterations: 8,
    broadphase: 2, // выбор метода broadphase
});

Интеграция с визуализацией

Для визуализации в WebGL или Three.js создаётся отдельная геометрия, которая синхронизируется с физическим телом:

const geometry = new THREE.SphereGeometry(radius, 32, 32);
const mesh = new THREE.Mesh(geometry, material);

function update() {
    mesh.position.copy(body.getPosition());
    mesh.quaternion.copy(body.getQuaternion());
}

Сфера физически управляется Oimo.js, а визуальная часть обновляется в каждом кадре.

Итоговые рекомендации по SphereGeometry

  • Всегда указывать радиус и плотность для точного расчёта массы.
  • Для динамических тел использовать move: true, для статических — move: false.
  • Настраивать материал (friction, restitution) для реалистичных столкновений.
  • Синхронизировать визуализацию с телом в каждом кадре.
  • Контролировать точность через timestep и iterations в мире.

Сферы в Oimo.js остаются одним из самых простых и одновременно мощных инструментов для физического моделирования, обеспечивая баланс между производительностью и реалистичностью поведения тел.

Оглавление