如何使用SpriteKit使精灵跳到特定高度？

Question

如何使用SpriteKit使精灵跳到特定高度？

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我正在尝试使用applyImpulse使精灵跳到特定高度。在下面的示例代码中，动态黑色圆圈跳到与静态红色圆圈相同的高度，但只能通过巧妙的方法实现。

如果我的物理学正确，将一个抛射物发射到高度Y所需的初始竖直动量由mass * sqrt(2 * gravity * Y)给出。然而，这个公式导致黑色圆圈几乎没有移动。

经过反复试验，我发现可以通过将冲量向量的竖直分量乘以12.3来使红色圆圈跳得更加准确，如下面的代码所示。

这似乎完全是任意的，让我抓狂了。显然，我做错了什么。有什么正确的方法吗？

以下是我认为相关的代码：

let dy = mass * sqrt( 
    2 * -self.physicsWorld.gravity.dy 
    * (fixedCircle.position.y-jumpingCircle.position.y)) 
    * 12.3

jumpingCircle.physicsBody?.applyImpulse(CGVectorMake(0, CGFloat(dy)))

以下是GameScene.swift类的全部内容，如果您想复制和粘贴...

import SpriteKit

class GameScene: SKScene {

var jumpingCircle = SKShapeNode()
var fixedCircle = SKShapeNode()

override func didMoveToView(view: SKView) {

    self.scaleMode = .AspectFit

    // Create an exterior physical boundary
    self.physicsBody = SKPhysicsBody(edgeLoopFromRect:self.frame)
    self.physicsWorld.gravity = CGVectorMake(0, -5);


    // Create the jumping circle
    jumpingCircle = SKShapeNode(circleOfRadius: 50)
    jumpingCircle.position = CGPoint(x: 100,y: 0)
    jumpingCircle.strokeColor = .blackColor()
    jumpingCircle.physicsBody = SKPhysicsBody(circleOfRadius: 50)
    jumpingCircle.physicsBody?.linearDamping = 0.0
    self.addChild(jumpingCircle)


    // Create the fixed circle
    fixedCircle = SKShapeNode(circleOfRadius: 50)
    fixedCircle.position = CGPoint(x: 100,y: 384)
    fixedCircle.strokeColor = .redColor()
    self.addChild(fixedCircle)

}

override func touchesEnded(touches: Set<NSObject>, withEvent event: UIEvent) {

    // to reach certain height, initial y velocity should by sqrt(2 * gravity * Y)
    // momentum required to reach this velocity is mass * velocity
    // therefore, vertical impulse should be given by mass * sqrt(2 * gravity * Y)

    if let mass = jumpingCircle.physicsBody?.mass{
        // calculate vertical impulse

        // this formula "should work" but does not
        // let dy = mass * sqrt(2 * -self.physicsWorld.gravity.dy * (fixedCircle.position.y-jumpingCircle.position.y))

        // this formula "works", but has the arbitrary multiplier
        let dy = mass * sqrt(2 * -self.physicsWorld.gravity.dy * (fixedCircle.position.y-jumpingCircle.position.y)) * 12.3

        // apply the Impulse
        jumpingCircle.physicsBody?.applyImpulse(CGVectorMake(0, CGFloat(dy)))
     }
     }
 }

- Michael Ames

你的方程看起来没问题。冲量等于质量乘以速度变化。由于你想从零加速到某个速度（v），那么你的冲量应该是 i = (m * sqrt(2(9.81)(y2-y1)))，只要你只在y轴上工作。编辑：不能在平方根内使用负数。 - Micrified

@Owatch：重力向量本身是负的，所以在dy公式中sqrt是正的。我很高兴方程看起来没问题。但它仍然不起作用。红色圆圈只是跳了一点点。 - Michael Ames

你是否正在使用SpriteKit内置的重力功能？编辑：好的，我明白了。 - Micrified

是的，在代码示例的第6行左右：self.physicsWorld.gravity = CGVectorMake(0，-5)。 - Michael Ames

为什么重力是-5，尽管我认为这不应该有影响，因为您继续使用该常数。即使您在某个地方意外地使用了-9.81，它也只会使其飞得太高（或者反过来，如果物体使用-5而真实重力为-9.81，则会飞得太低）。 - Micrified

因为这是一个很好的圆整数，我可以用来进行测试，并确定重力向量是否是问题的一部分。它不是。您可以运行上面的代码，将世界重力改为-9.8或其他值，并获得完全相同的行为和结果。您仍然需要12.3倍增量。实际上，该公式无论a）世界重力或b）物体质量如何，都能正常工作，这是我正确基本物理公式的最大线索。但好像有一个12.3的单位到像素比率必须加以考虑。 - Michael Ames

2个回答

-2

使用速度而不是applyImpulse。速度会更具体。 jumpingCircle.physicsBody?.velocity = CGVectorMake(jumpingCircle.physicsBody.velocity.dx, 300.0f); 代码未经测试。

- sone3d

谢谢，但它并没有以正确的方式解决问题。applyForce()会“推”圆形向上加速，因为力在一段时间内是恒定的。我需要模拟跳跃，垂直地抵抗重力。这正是applyImpulse所要做的（事实上也确实做到了——只是通过这个奇怪的修补来使其正常工作）。 - Michael Ames

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可以查看英文原文，
原文链接

- Michael Ames · Accepted Answer

问题得到解决。

SpriteKit显然有一个未经记录的像素到“米”的比率，为150。

当我意识到SpriteKit自动为我的圆形计算的质量不是50*pi*r^2时，我发现了这一点。我从质量逆推计算出SpriteKit正在使用的半径，它是7500，刚好是50*150。

而12.3呢？它恰好是150的平方根（近似值）。

因此，要使这些物理模拟工作，您必须考虑这个比率。我称之为“像素单位”（PTU），因为它与米无关，尽管苹果坚称SpriteKit使用国际单位制。但由于它未经记录，所以可能会更改，因此我正在使用以下代码行启动我的模拟来确定真正的PTU：

let ptu = 1.0 / sqrt(SKPhysicsBody(rectangleOfSize: CGSize(width:1,height:1)).mass)

这是一项昂贵的操作，因此应该仅调用一次。我在设置初始场景时调用它。

现在我的脉冲计算如下：

let dy = mass * sqrt(2 
    * -self.physicsWorld.gravity.dy 
    * (fixedCircle.position.y-jumpingCircle.position.y 
    * ptu))

现在，黑色圆圈完美地对齐红色圆圈，我可以安心睡觉了。