为什么物理引擎PhysicsJS中的重力加速度为0.0004？

Question

或者更好的说，这是什么意思？

这些单位应该是什么？

如果我正在尝试模拟对“背景”产生的摩擦力，就像这样：

return this
    .velocityDirection
    .mult(mu * this.mass * g)
    .negate();

我希望使用 g 作为 9.80665 m/s^2。在使用 PhysicsJS 之前，它一直是这样工作的：

var
    frictionForce;
    frictionForce = vec2.create();
    vec2.scale(
        frictionForce,
        vec2.negate(
            frictionForce,
            this.velocityDirection
        ),
        mu * this.mass * g
    );
return frictionForce;

我曾经使用glMatrix进行线性代数计算。

我一直将质量用千克，力用牛顿等单位表示，但在PhysicsJS中似乎不是这样的。(例如：如果有一个半径为1的圆形物体，它的半径是多少？因为当我必须将这个值用于其他地方时，以及"转换"为屏幕上的像素时会产生差异)

现在我正在使用物理库，感觉好像缺少了一些物理知识...

我希望有人能指导我更好地理解它。我正在查看API文档，学到了很多，但没有找到我想要的答案。

更新

我得到了一个非常直接的答案。这只是想让任何感兴趣的人知道我接下来做了什么...

由于Jasper和dandelany的帮助，我更好地理解了PhysicsJS的一些工作原理。为了实现我的愿望，在PhysicsJS中使用牛顿、每秒米等输入（并且还有可配置的像素每米比率），我决定创建另一个求解器。

它只是原始(默认)verlet integrator的略微变体。我在这篇(粗略的)文章Metres, Seconds and Newtons in PhysicsJS中对它进行了解释。

- slacktracer

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可能只是一个“可行”的值。在游戏中，将像素视为现实世界单位是棘手的。想象一下，“1像素=1英尺”——为了在合理的时间内下落一定距离，这个重力常数必须是多少像素/秒²？最好的方法就是尝试不同的值，直到看起来正确为止 :-) - Jongware

@Jongware 哇...我真的不想相信。 =P 以前我自己处理移动，并“使用”通常的单位（至少相对于彼此）。我只是设置1米等于50像素，一切都很好。但随时可以手动调整这种关系。然后我可以用真实的值模拟真实的力。就像 Burak Kanber 所做的一样。(http://burakkanber.com/blog/modeling-physics-javascript-gravity-and-drag/) ... 我还没放弃。=) - slacktracer

Answer 1

单位为像素和毫秒。

因此，加速度为0.0004像素/毫秒²。

使用米作为单位并不合理，原因有很多。每英寸的像素数取决于设备。即使进行了转换，加速度为9.8 m/s²也会看起来非常快，因为通常计算机模拟想要从远处观看物体...因此，您不希望屏幕上的一个米对应模拟中的一个真实米。

- Jasper

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加速度与观察被加速物体的距离有什么关系？ - Bergi

当然，我不希望屏幕上的一米在模拟中也是一米。我只想选择一米应该有多少像素。如果我能考虑到通常的单位（牛顿、米、秒、每秒米等），我的模拟将会像“真实世界”一样。我只需要选择：一米有多少像素（这将考虑到我所看的“距离”。比如说，从“这里”看一个180厘米的人高50个像素（例如），其他所有东西都会相应地调整... 我是否真的忽略了什么明显的使它不合适或不可行的事情？ - slacktracer

如果你想进行这些转换，但它高度依赖于屏幕分辨率，而且看起来也很奇怪。它会看起来像你把物体直接放在了屏幕上方。它们会极快地掉下去。通常大多数应用程序希望创建一个场景，就好像你是从远处观察它一样。不是直接在你眼前。这是一个视角的问题。 - Jasper

我真的不明白，@Jasper。对我来说，这个转换就是视角问题。首先，我说这个一米高的盒子将有50个像素，然后我的相机，我的视角缩小了，现在它只有10个像素。对于我的模拟来说，这并不重要。如果盒子每秒向右移动两米，它将继续以每秒两米的速度向右移动，现在意味着每秒向右20个像素（好吧，我在想一个正方形）。无论如何，我现在有了答案。还有新的问题。如果你有任何关于进行转换的提示，我非常感慨。非常感谢。 - slacktracer

抱歉再次强调。我想要被理解。=P 最后的话。保证。 如何将所有内容转换为像素是一个渲染问题，而不是物理问题... 再次非常感谢。再见。 - slacktracer

Answer 2

显然，我还不能在帖子上发表评论，所以这是对Jasper答案的跟进，因为你要求提供转换技巧：Jasper给出的单位是0.0004 px/ms/ms（或px/ms^2）。知道了单位，使用单位消除法就可以很容易地进行转换。首先，我们将该数字转换为px/s^2： 0.0004 px/ms^2 * 1000 ms/s * 1000 ms/s = 400 px/s^2 由于我们知道地球上的重力约为9.8 m/s^2，这意味着默认值模拟的比例为： 400 px/s^2 * (1/9.8) s^2/m ~= 41 px/m 因此，使用默认设置时，PhysicsJS正在模拟一个一米长的世界，它等于41个像素。如果我们使用您的示例，“一个180厘米高的人有50个像素高”，那么我们将转换为以下比例： 50px / 0.180m ~= 278px/m 将其与加速度为9.8 m/s^2的px/ms^2转换回去，你会得到： 278 px/m * 9.8 m/s^2 * (1/1000) s/ms * (1/1000) s/ms ~= 0.00272 px/ms^2 因此，要模拟一个180厘米高的人有50个像素高的世界，您需要使用0.00272作为PhysicsJS y-加速度参数。

- dandelany

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是的。=）我思考了几天，得出了类似的理解（你的更全面）。我还查看了源代码，并找到了一种方法，不仅可以使用我喜欢的单位，而且可以使每米像素比率可配置。这似乎是一种很好的缩放方式，可以实现其他功能。 下周我会有时间再处理它，并打算写几行代码并制作几个演示。然后我会更新我的问题... 非常感谢！每一点都让我的想法更清晰。 - slacktracer

嘿，我写了那几行代码：https://coderwall.com/p/ntb6bg 如果你有时间检查一下，我很想听听你的见解！ - slacktracer

Answer 3

来自PhysicsJS基本用法 - 行为

// add some gravity
var gravity = Physics.behavior('constant-acceleration', {
    acc: { x : 0, y: 0.0004 } // this is the default
});

你可以控制重力的工作方式，但似乎没有提供单位参考。

- adamdc78

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但是为什么？0.0004 是什么？ - slacktracer

这是你的世界；我相信决定权在你手中。 - adamdc78

那不可能是正确的。=) 如果我想模拟一些特定的阻力，我需要具体和一致的单位。return this.velocityDirection.mult(-0.5 * rho, this.dragCoefficient * this.area * this.body.state.vel.clone().normSq());如果我的面积是平方米（就像现在这样），而我的速度以每毫秒像素为单位（看起来是这样），那么我就会遇到问题。非常遗憾，这是个大问题。 - slacktracer

在这种情况下，您需要将您的区域转换为像素平方（不知道如何考虑缩放和显示分辨率），然后再将其传递给方法，是吗？我实际上没有使用过该库，但这就是我会做的。我希望我能更有用些。 - adamdc78

无论如何，谢谢你，@adamdc78。=）我还没有考虑过转换为像素...我不知道。我会试着理解它...看看是否有一种有效的方法来进行所有转换并保持与PhysicsJS的灵活性... - slacktracer