物理引擎的计算顺序和迭代次数

Question

我正在编写一个使用Verlet积分的物理引擎，但是有些约束条件无法正常工作。有些（例如键合/焊接约束）过于“松散”，不够坚硬，而其他一些（例如区域约束）则过于弹性，会使原子飞出去。我的物理模拟器中更新方法的代码如下：

    ProcessRemovedItems();
    ProcessAddedItems();
    _colliderManager.Update(timestepSize);
    foreach (Atom atom in _atomList)
    {
        atom.Update(timestepSize);
    }
    for (int i = 0; i < _iterations; i++)
    {
        foreach (IConstraint constraint in _constraintList)
        {
            constraint.Update();
        }
    }

我尝试了所有不同的更新顺序，但都没有帮助。我有一个模糊的想法，关于使用迭代，但不知道还有什么其他方法可以帮助。有任何建议吗？

- RCIX

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那么，您究竟想要实现什么目标呢？很难将您的代码与问题描述联系起来。您期望从代码中获得哪些输出？ - o.k.w

我正在尝试让约束条件按照我的意愿进行。 - RCIX

Answer 1

您的假设关于迭代是正确的。

通过在一个帧中多次运行Verlet积分器部分，模拟会更加稳定和优秀。

这是由于以下原因：

假设您有5个相邻的原子，当最后一个原子被积分时，它会被移动一点。不幸的是，它被移动到了旁边的原子中。在完整的帧之前，积分再次完成并进行修复（由于约束）。但是，很有可能原子再次被放置在其他原子内。

因此，为了抵消这种效应，您所做的迭代次数越多（每帧调用积分器的次数越多），模拟就会越好地符合您的约束条件。

然而，您会注意到，每帧运行积分器的次数越多，处理器使用的功率也越大。因此，需要手动找到某个最佳点。

- Toad

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在每个更新方法（约束、碰撞器管理器）中，我都添加了时间步长作为因子，然后再施加任何力之前将其乘以力，从而导致上述问题。:confused: - RCIX

你说得对...是我的错。我检查了我的资料，只有约束需要用多次迭代完成。当然，多次运行积分器会使模拟过快。 - Toad

这个想法仍然和我描述的一样...你需要多次运行约束条件，因为解决一个约束可能会导致另一个出错...所以你必须重新检查。 - Toad

谢谢，我会看看这些是否有帮助，并尽快回复您！ - RCIX

你的约束代码为什么需要时间步长？约束始终按照相同的方式工作。例如：原子在墙上，然后将原子移动足够多的像素以使约束得到满足。如果原子发生相互碰撞，则使用从原子中心到原子2中心的线作为移动原子使其彼此分离的方向。 - Toad