Sesión 6: Motor de físicas y libgdx · 2017. 5. 8. · Especialista Universitario en Desarrollo de Aplicaciones para Dispositivos Móviles © 2011-2012 Depto. Ciencia de la Computación

Especialista Universitario en Desarrollo de Aplicaciones para Dispositivos Móviles

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Gráficos y multimedia

Sesión 6: Motor de físicas y libgdx


Gráficos y multimedia © 2011-2012 Depto. Ciencia de la Computación e IA Motor de físicas

Puntos a tratar• Motor libgdx• Módulos de libgdx• Gráficos• Escena 2D

• Motor Box2D• Objetos de Box2D• Tipos de cuerpos• Unidades de medida• Simulación física• Detección de colisiones

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Motor libgdx

• Framework para videojuegos en Java SE y Android

• Implementamos dos proyectos para hacerlo multiplataforma

• Proyecto Java SE• Se implementa el juego con Java genérico y libgdx• Se puede ejecutar como aplicación de escritorio

• Proyecto Android• Depende del proyecto anterior• Aporta la actividad principal que ejecuta en Android el juego

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Aplicación libgdx• Gestiona el ciclo OpenGL del juego• Aplicación Android

• Aplicación libgdx

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public class MiActividad extends Activity { protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); ... }}

public class MiActividad extends AndroidApplication { protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); initialize(new MiApplicationListener(), false); }}



ApplicationListener

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public class MiApplicationListener implements ApplicationListener { @Override public void create() { ... }

@Override public void pause() { ... }

@Override public void resume() { ... } @Override public void dispose() { ... }

@Override public void resize(int width, int height) { ... }

@Override public void render() { ... }}

Ciclo del juego:•Actualizar la escena•Renderizar gráficos

Cambio del tamaño de la pantalla (p. ej. cambio de orientación)

Liberar recursos

Reanudar el juego

Inicializar el juego

Pausar el juego (p. ej. llamada recibida)



Módulos de libgdx

• Utilidades para el desarrollo de videojuegos• Los encontramos disponibles como campos estáticos de Gdx

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Gdx.graphics Acceso al contexto gráfico (OpenGL)

Gdx.audio Reproducción de música y efectos de sonido

Gdx.input Acceso a la entrada (pantalla táctil y acelerómetro)

Gdx.files Acceso a los ficheros (assets)



Gráficos en libgdx

• Tenemos acceso al contexto OpenGL

• Tiempo delta• Indica el tiempo transcurrido desde la anterior iteración

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int width = Gdx.graphics.getWidth();int height = Gdx.graphics.getHeight(); GL10 gl = Gdx.app.getGraphics().getGL10();gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);gl.glViewport(0, 0, width, height);

Gdx.graphics.getDeltaTime()



Clases para gráficos

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Texture Textura OpenGL (potencia de 2)

TextureAtlas Textura con regiones (TexturePacker)

TextureRegion Zona de una textura en memoria

Sprite Región con posición y rotación

BitmapFont Fuente bitmap (formato .fnt)

SpriteBatch Dibujar múltiples sprites 2D

Mesh Malla 3D

ObjLoader Carga una malla 3D de un fichero .obj



Carga de sprite sheets

• Podemos cargar sprite sheets generados con TexturePacker• Contamos con una herramienta gratuita propia de libgdx• El formato generado es distinto al de Cocos2D

• Las texturas en memoria (atlas) deberemos liberarlas con dispose() cuando no se vayan a utilizar más

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TextureAtlas atlas = new TextureAtlas(Gdx.files.getFileHandle("sheet", FileType.Internal));TextureRegion regionPersonaje = atlas.findRegion("frame01");TextureRegion regionEnemigo = atlas.findRegion("enemigo"); Sprite spritePersonaje = new Sprite(regionPersonaje);Sprite spriteEnemigo = new Sprite(regionEnemigo);



Dibujar en un sprite batch

• Dibujar sprites de una misma textura de forma consecutiva

• Al cambiar de textura toda la geometría pendiente se envía a la GPU

• Es importante liberar el batch al finalizar

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public class MiJuego implements ApplicationListener { SpriteBatch batch; TextureAtlas atlas; Sprite spritePersonaje; Sprite spriteEnemigo; @Override public void create() { // Inicializar atlas y sprites ... batch = new SpriteBatch(); } @Override public void dispose() { batch.dispose(); atlas.dispose(); } @Override public void render() { batch.begin(); spritePersonaje.draw(batch); spriteEnemigo.draw(batch); batch.end(); } }



Tilemaps• Soporta formato TMX, pero necesitamos generar un fichero

adicional con una herramienta incluida con libgdx• Creamos TiledMap (mosaico) y TileAtlas (textura en memoria)

• Creamos TileMapRenderer para dibujar el mapa en pantalla

• Dibujamos el mapa dentro del ciclo del juego

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TiledMap fondoMap = TiledLoader.createMap( Gdx.files.getFileHandle("fondo.tmx", FileType.Internal)); TileAtlas fondoAtlas = new TileAtlas(fondoMap, Gdx.files.getFileHandle(".", FileType.Internal));

tileRenderer = new TileMapRenderer(fondoMap, fondoAtlas, 40, 40);

tileRenderer.render();



Grafo de la escena 2D

• Sólo es útil para la UI en libgdx

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Button Label

ImageLabel Group Action

Stage



Acciones en la escena 2D• Creamos la escena

• Añadimos un actor (nodo) a la escena

• Añadimos acciones al actor

• Actializamos y renderizamos la escena en el ciclo del juego

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stage = new Stage(width, height, false);

Label label = new Label("gameover", fuente, "Game Over");stage.addActor(label);

FadeIn fadeIn = FadeIn.$(1);FadeOut fadeOut = FadeOut.$(1);Delay delay = Delay.$(fadeOut, 1);Sequence seq = Sequence.$(fadeIn, delay);Forever forever = Forever.$(seq);label.action(forever);

@Overridepublic void render() { stage.act(Gdx.graphics.getDeltaTime()); stage.draw();}



Motor de físicas Box2D• Físicas de cuerpos rígidos• Escrito en C++• Se incluye en casi todos los motores anteriores• AndEngine, Cocos2D, libgdx

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Conceptos de Box2D

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Body Cuerpo rígido. Puede ser estático, cinemático, o dinámico

Fixture Fija las propiedades de un cuerpo, incluyendo su forma

Shape Define la forma de un cuerpo (círculo o polígono)

Constraint Limita los grados de libertad de un objeto

Joint Define una unión de diferentes cuerpos

World Simulación del mundo 2D. Contiene un conjunto de cuerpos



Mundo de Box2D

• Se encarga de realizar la simulación física

• Podemos añadir al mundo diferentes cuerpos rígidos

• Se crea con el vector de gravedad a aplicar• La gravedad se indica mediante un vector 2D (x, y)• El segundo parámetro nos permite optimizar el rendimiento,

evitando que se simulen los cuerpos inactivos si es true

• Podemos cambiar la gravedad con setGravity

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World world = new World(new Vector2(0, -‐10), true);



Tipos de cuerpos en Box2D

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Estático

CinemáticoDinámico

• Usa el sistema métrico (m, kg)• Debemos fijar ratio de conversión píxeles-metros• Optimizado para manejar objetos de 1 metro



Unidades de medida en Box2D

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BodyDef bodyDef = new BodyDef(); bodyDef.type = BodyType.DynamicBody; bodyDef.position.x = x / PTM_RATIO; bodyDef.position.y = y / PTM_RATIO;

Body body = world.createBody(bodyDef); PolygonShape bodyShape = new PolygonShape(); bodyShape.setAsBox((width/2) / PTM_RATIO, (height/2) / PTM_RATIO); body.createFixture(bodyShape, 1.0f); bodyShape.dispose();

PTM_RATIO = 32width = 32 (1m)height = 64 (2m)

32 px1 m

64 px2 m



Límites del escenario• Podemos crearlos como objetos estáticos de tipo arista

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BodyDef limitesBodyDef = new BodyDef();limitesBodyDef.position.x = x;limitesBodyDef.position.y = y; Body limitesBody = world.createBody(limitesBodyDef);EdgeShape limitesShape = new EdgeShape();limitesShape.set(new Vector2(0.0f / PTM_RATIO, 0.0f / PTM_RATIO), new Vector2(width / PTM_RATIO, 0.0f / PTM_RATIO));limitesBody.createFixture(limitesShape,0).setFriction(2.0f); limitesShape.set(new Vector2(width / PTM_RATIO, 0.0f / PTM_RATIO), new Vector2(width / PTM_RATIO, height / PTM_RATIO));limitesBody.createFixture(limitesShape,0); limitesShape.set(new Vector2(width / PTM_RATIO, height / PTM_RATIO), new Vector2(0.0f / PTM_RATIO, height / PTM_RATIO));limitesBody.createFixture(limitesShape,0); limitesShape.set(new Vector2(0.0f / PTM_RATIO, height / PTM_RATIO), new Vector2(0.0f / PTM_RATIO, 0.0f / PTM_RATIO));limitesBody.createFixture(limitesShape,0);



Simulación física• En cada iteración del ciclo del juego debemos actualizar la

simulación del mundo físico• Debemos proporcionar el delta time en la actualización

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// Ejecuta la simulaciónworld.step(delta, 6, 2);world.clearForces(); // Lee datos de los cuerpos en la simulación físicaVector2 pos = cuerpo.getPosition();float rot = (float)Math.toDegrees(cuerpo.getAngle());

Conviene acortarlo

Iteraciones posición

Iteraciones velocidad



Datos de usuario de los cuerpos• Podemos asignar datos de usuarios genéricos a los cuerpos• Útil para adjuntar el sprite asociado al cuerpo

• El cuerpo de Box2D sólo realiza simulación física• Nosotros debemos mostrarlo en pantalla mediante un sprite• Esto lo haremos tras la actualización del mundo

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body.setUserData(sprite);

Sprite sprite = (Sprite)body.getUserData();Vector2 pos = body.getPosition();float rot = (float)Math.toDegrees(body.getAngle()); sprite.setPosition((int)(pos.x * PTM_RATIO), (int)(pos.y * PTM_RATIO));sprite.setRotation(rot); batch.begin();sprite.draw(batch);batch.end();



Detección de colisiones• Podemos definir listener de contacto (ContactListener)

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@Overridepublic void beginContact(Contact c) { // Se produce un contacto entre dos cuerpos} @Overridepublic void endContact(Contact c) { // El contacto entre los cuerpos ha finalizado } @Overridepublic void preSolve(Contact c, Manifold m) { // Se ejecuta antes de resolver el contacto. // Podemos evitar que se procese } @Overridepublic void postSolve(Contact c, ContactImpulse ci) { // Podemos obtener el impulso aplicado sobre los cuerpos en contacto}



Velocidad de impacto

• WorldManifold da información sobre los puntos de contacto

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public void beginContact(Contact c) { Body bodyA = c.getFixtureA().getBody(); Body bodyB = c.getFixtureB().getBody(); // Obtiene el punto de contacto Vector2 point = c.getWorldManifold().getPoints()[0]; // Calcula la velocidad a la que se produce el impacto Vector2 velA = bodyA.getLinearVelocityFromWorldPoint(point); Vector2 velB = bodyB.getLinearVelocityFromWorldPoint(point); float vel = c.getWorldManifold().getNormal().dot(velA.sub(velB)); ...}



Impulso durante el contacto

• Nos informa de la fuerza ejercida entre los cuerpos mientras dura el contacto

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public void postSolve(Contact c, ContactImpulse ci) { Body bodyA = c.getFixtureA().getBody(); Body bodyB = c.getFixtureB().getBody(); float impulso = ci.getNormalImpulses()[0];}



¿Preguntas...?

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