Столкновения в Bullet Physics

Мне необходимо найти точки удара твердого(btRigidBody) и мягкого(btSoftBody) тела.
BulletPhysisc.org объясняет, каким образом в движке реализован поиск столкновений. Для
того, чтобы найти столкновения между двумя телами, необходимо просмотреть все
столкновения, происходящие внутри dynamics_world. Это должно быть сделано в течение
текущего тика моделирования, т.к. контакты столкновения должны быть добавлены и
удалены в течение нескольких подтактов одного такта моделирования. При контакте
объектов можно получить программную обратную связь с помощью группы функций Contact
Callback.


ContactAddedCallback вызывается когда контакт добавлен к просмотру(заметьте, что один и
тот же контакт может быть добавлен много раз, прежде чем будет обработан). Внутри
реализации ContactAddedCallback можно модифицировать некоторые свойства тел(например,
трение) в точке соприкосновения. Заметьте, ContactAddedCallback не появляется в работе при
использовании многопоточных вычислений. Форма определения:

typedef bool (*ContactAddedCallback)(btManifoldPoint& cp, const btCollisionObjectWrapper*
colObj0Wrap,int partId0,int index0,const btCollisionObjectWrapper* colObj1Wrap,int partId0,int index1);

где cp  точки соприкосновения;
colObj0Wrap, colObj1Wrap  ссылки на взаимодействующие объекты;
partId0, partId0, index0, index1  какието индексы.


Для того, чтобы выходное значение правильно обрабатывалось, необходимо возвращать
false, если не было расчитано трение. Для использования этого обратного вызова нужно
подсоединить файл btManifoldResult.h.

ContactProcessedCallback вызывается неизменно после того, как столкновение начнет
обрабатываться.
typedef bool (*ContactProcessedCallback)(btManifoldPoint& cp,void* body0,void* body1);
cp  точка соприкосновения;
body0,body1  указатели на объекты столкновения (можно привести к btCollisionObject*).
ContactDestroyedCallback вызывается при аннулировании точки контакта.
typedef bool (*ContactDestroyedCallback)(void* userPersistentData);
Эти вызовы требуют подключения btPersistentManifold.h


Также есть btNearCallback, который дает объект типа btCollisionDispatcher.
typedef void (*btNearCallback)(btBroadphasePair& collisionPair, btCollisionDispatcher& dispatcher, const btDispatcherInfo& dispatchInfo);

где btNearCallback  тип функции обратного вызова;
collisionPair  это объект класса btBroadphasePair, который содержит ссылки на
взаимодействующие объекты и на алгоритм, описывающий их взаимодействие.
dispatcher  это объект класса btCollisionDispatcher, который содерижт указатели на возможные
алгоритмы обсчета столкновений, и, самое главное, в этом классе содержаться точки
столкновения и глубина взаимного прониковения объектов.
dispatchInfo  это объект класса btDispatcherInfo, который содержит вспомогательную
информацию.

Определение вызова находится в файле btCollisionDispatcher.h, для того, чтобы переопределить этот обратный вызов необходимо подключить данный заголовок. Я переопределила у себя ContactAddedCallback, и остальные обратные вызовы этой группы, но они не вызывались при контакте твердого и мягкого тела.

Обратный вызов btNearCallback вызывался при контакте твердого и мягкого тела, но точки  контакта оставались неизвестны.

Для твердых тел и ContactAddedCallback и btNearCallback работали замечательно.
Оказалось, что в алгоритме расчета столкновений твердых и мягких тел функция расчета
точек столкновения еще нереализована.


Итак, сейчас дела обстоят так, что обратный вызов при контакте двух тел(мягкого и
твердого) есть, видимое взаимодействие есть, но точки взаимодействия не записываются в
поле btAlignedObjectArray<btPersistentManifold*> m_manifoldsPtr и время столкновения тоже не расчитывается.


Продолжение следует.

Описание классов Collision Shapes

Отсюда. Отрывки. https://www.raywenderlich.com/53077/bullet-physics-tutorial-getting-started
Масса(mass). Масса - это очевидно масса объекта, но у нее есть другое, не так очевидное обозначение. В Bullet вы можете создать три типа объектов, разница в которых определяется их массой.
1. Масса статического объекта нулевая (mass = 0). Такой объект неподвижен. В игре, например, это граница.
2. Масса кинематического объекта также нулевая, но вы можете двигать это объект в коде, просто устанавливая его позицию и поворот. Объекты мира при моделировании не смогут его сдвинуть. В игре, например, это весло и кирпич.
3. Масса динамического объекта ненулевая. Вы двигаете объект при помощи приложения к нему силы. В игре, например, это мяч. Вы устанавливаете его направление и скорость и включаете физический движок. Когда мяч ударяется о границу или о кирпич, он будет отскакивать назад, но он никогда не изменит позицию границы, кирпича или весла, т.к. они неподвижны.

Выпуклый(convex) - это флаг, описывающий является ли текущий физический объект выпуклым или вогнутым. Необходимо всегда пытаться использовать выпуклые объекты, т.к. физический движок работает намного быстрее с ними. Можно разбить вогнутый объект на несколько выпуклых объектов. С момента создания вогнутых объектов нужно ставить флаг, т.к. работа движка будет отличаться.

Вы используете тег (tag) в обнаружения столкновений, чтобы определить, какие типы объектов столкнулись.

shape описывает форму физического тела. btCollisionShape является абстрактным классом, и есть несколько разных реализаций столкновения фигур. Например, можно описать форму объекта в виде сферы, используя btSphereShape или вы можете создать сложные формы с btBvhTriangleMeshShape указанием вершин треугольников, так же как при визуализации сложных объектов в OpenGL.

Создать корпус объекта можно с помощью готовых классов создания сфер, кубов(btBoxShape), btPolyhedralConvexShape() (многогранник), а можно задать по точкам (btConvexHullShape()).

Список классов создания корпуса объекта.

Классы создания корпуса объекта. 
btBox2dShape - это примитив квадрата вокруг начала координат, его оси сторон связаны с длиной, определенной полуразмерами в локальной системе координат. Когда используется как часть btCollisionObject or btRigidBody, это будет ориентированный квадрат в пространстве. Его размеры по оси Z = 0.

btBoxShape - это примитив куба вокруг начала координат, его оси сторон связаны с длиной, определенной полуразмерами в локальной системе координат. Когда используется как часть btCollisionObject or btRigidBody, это будет ориентированный куб в пространстве.

btBvhTriangleMeshShape - является фигурой из сетки статически-треугольной(static-triangle mesh shape), она может быть использована только для стационарных/недвижущихся объектов. Если требуется перемещение вогнутой сетки, рекомендуется выполнять выпуклую декомпозицию используя HACD, смотри Bullet/Demos/ConvexDecompositionDemo. Кроме того, вы можете использовать btGimpactMeshShape для перемещения вогнутой треугольной сетки. btBvhTriangleMeshShape имеет несколько оптимизаций, таких как иерархия ограничивающих объемов(bounding volume hierarchy) и кэш-фрэндли обход для PlayStation 3 ячейки СПУ(cache friendly traversal for PlayStation 3 Cell SPU). Рекомендуется включить useQuantizedAabbCompression для лучшего использования памяти. Принимают треугольные сетки в качестве входных данных, например btTriangleMesh или btTriangleIndexVertexArray. Класс btBvhTriangleMeshShape позволяет деформации сети с помощью метода refit или partialRefit. Вместо построения (the bounding volume hierarchy acceleration structure) структуры, также можно сериализовать (сохранить) и десериализировать(загрузить) структуры с диска. См. Demos\ConcaveDemo\ConcavePhysicsDemo.cpp для примера.

btCapsuleShape - представляет собой оболочку вокруг оси Y, (существует так же btCapsuleShapeX, выровненный вокруг оси X и btCapsuleShapeZ вокруг оси Z). Общая высота фигуры это height+2*radius, поэтому height - это только расстояние между центром каждой сферы на концах оболочки.
В btCapsuleShape является выпуклой оболочкой двух шаров. А btMultiSphereShape-это более общая форма столкновения, которая принимает выпуклую оболочку множественных сфере, поэтому она также может представлять собой капсулу, если задать только две сферы.

btCompoundShape позволяет хранить несколько других btCollisionShapes. Это позволяет двигать вогнутые объекты столкновения. Это более общие, чем статическая вогнутая сеть btBvhTriangleMeshShape. Он имеет (опционально) динамическое аавв дерево, чтобы ускорить тесты раннего отказа. В настоящее время удаление дочерних фигур поддерживается только при отключении опции аавв дерева (передать значение 'false в конструкторе btCompoundShape).

Класс btConcaveShape предоставляет интерфейс для неподвижных (статических) объектов вогнутой формы. Его реализуют btStaticPlaneShape, btBvhTriangleMeshShape и btHeightfieldTerrainShape.

btConeShape реализует примитивную форму конуса с центром в начале координат и на оси Y. Класс btConeShapeX выравнивается по оси X и btConeShapeZ вокруг оси Z.

btConvex2dShape позволяет использовать произвольные выпуклые фигуры как 2D выпуклой формы, где компонент Z полагается равным 0. Рекомендуется для btBox2dShape .

btConvexHullShape реализует создание неявный выпуклой оболочки из массива вершин.
Bullet предоставляет общие и быстрый детектор столкновений для выпуклых форм на основе GJK и EPA, используя localGetSupportingVertex.

btConvexTriangleMeshShape является выпуклой оболочки на основе треугольной сетки, но производительность не так хороша, как у btConvexHullShape. Малое преимущество этого класса в том, что он использует btStridingMeshInterface, так что вы можете избежать дублирования данных триангулированной сетки. Тем не менее, большинство пользователей должны использовать гораздо более производительный btConvexHullShape.

Класс btCylinderShape реализует примитивные формы цилиндра, с центром в начале координат. Его Центральная ось совмещена с осью у. btCylinderShapeX совмещена с осью X и btCylinderShapeZ вокруг оси Z.

btEmptyShape представляет собой форму столкновения без фактической формы обнаружения столкновений, так как большинство пользователей должны игнорировать этот класс. Может быть заменена на другую форму во время выполнения, но тензор инерции должен быть пересчитан.

Заморочки или как работать когда не работается.

Недавно я прочитала пост "Энциклопедия заморочек творческого человека", и подумала, что нужно написать, что получается делать, когда делать ничего не хочется. С рукоделием все просто: если я не хочу ничего делать, то можно ничего и не делать. Рукоделие для меня - это бонус, это отдых. Но программирование - работа. Самая большая трудность в программировании сейчас - работа на дому. В офисе среди коллег приходится держать себя в руках, а вот дома ситуация расслабляющая. И когда работать не хочется, когда в голову не идут никакие мысли, я перво- наперво вытаскиваю себя к рабочему компьютеру. Затем заставляю себя его включить и дождаться, пока он загрузится. А затем начинаю делать работу, ту, которя достаточно тупая, чтобы думать по-минимуму. Например, начинаю простой рефакторинг, после которого не нужно все заново тестировать, но который позволяет сделать код более читаемым. Или чищу папку с билдами. Или пишу комментарии. Или пересматриваю код, нахожу нестыковки, над которыми нужно будет подумать. Те вещи, которые требуют хороших раздумий я не делаю. Если нахожу что-то, то записываю, что обнаружила, и иду дальше. И так до того момента, как не найду что-то, что меня зацепит и с чем я захочу повозиться побольше. Если такое нашлось, то значит я опять в рабочем режиме и можно жить дальше.

Qt, пока все еще qt.

Бьюсь с qt creator за правильное расположение виджетов. Бой неравный. В первом раунде, при расположении horizontal layout, я выйграла. Все отображается как надо. Но победа оказалась добыта только после такого финта ушами, что ужас просто. Чтобы компоновщик заработал, его обязательно нужно включить через меню вызова компоновщика, при выделении нескольких объектов для компоновки. При том, что в дизайнере есть объект компоновщика на панели для перетаскивания. Но если просто его перетащить, то работать почему-то не будет. Ужас. Настроить компонтвщик для своих самодельных виджетов у меня пока так и не вышло. Они выравниваются вручную. Хорошо что я догадалась их поместить на одну панель. Панель из стандартных виджетов, поэтому она компоновщику подвластна.  Еще одна непонятная вещь -как вручную править horizontal header элемента table view. Примеры из интернета не хотят компилироваться. Он редактируется только через дизайнер. Так что, вопросов к qt пока намного больше, чем ответов.

Имитационное моделирование

Имитационное моделирование - именно так называется то, чем я на работе занимаюсь. Но до сего момента я довольно слабо представляла, что это такое. Но сейчас меняются некоторые обстоятельства, и не вполне понимать задачи по работе стало невозможно. Я пыталась найти что-то по моделированию, чтобы узнать, что это такое. Но находила узкоспециальные книги, к тому же совершенно не подходившие мне по рассмотренным темам. Например, целая книга о теории очередей. Очень интересно, но это мне сейчас пока не надо и поэтому  неинтересно! Я только недавно прочитала "Моделирование систем"   Советова и Яковлева. И порадовалась, что все-таки нашла эту книгу и что что-то мне стало понятно и более-менее все  разобралось по  полочкам. Оказалось, что и очереди, и ТАУ, и стохастические системы, которыми нас в институте мучили - все это разные модели представления реального объекта. Выбираешь, какие аспекты объекта тебе важны, подбираешь подходящую модель под эти аспекты, моделируешь - и можешь смотреть результаты. Самое прикольное, но мне кажется, это часто бывает, книгу Советова легко читать. А лекции по имитационному моделированию, которые я пыталась читать раньше, но не получалось, можно и забросить. Потому что те варианты, что у меня есть, они - список, и не очень хороший, - с этой  книги. Так что я рада, что прочитала, но немного расстроена, что так поздно ее нашла.

Как изучать чужой код

Я недавно столкнулась с проблемой модификации чужой программы. Я искала информацию в интернете про то, как исследовать чужой код, но ничего полезного для себя не нашла. Бывает. Поэтому сейчас, изрядно поломав голову и придя, наконец, к небольшим успешным результатам, решила описать, как разбираться в чужом коде. Здесь будет перечисление подходов, которые могут помочь в этом нелегком деле.

Во-первых, для того, чтобы изучить программу нужны исходники. О том, как исследовать программу без исходников ищите другие материалы в статьях по хакерство.
 

Во вторых, нужна какая-никакая документация и/или человек, который с этой программой работал. В моем случае, документации практически не было. Был только человек модификатор кода, который работал над ним приблизительно год назад. Но самой главной проблемой было то, что работать я начала из дома, а человек был в офисе. А по телефоны бывает очень трудно понять, что не так работает. Сперва я думала, что сходу со всем разберусь. Но в результате, только устанавливала систему я неделю, а еще недели три пыталась запустить клиента под необходимой средой разработки с надлежащими установками компилятора.

Итак, есть исходный код. Если программа небольшая, можно сразу попытаться посмотреть как она работает в дебаггере. Пройти по шагам. Посмотреть, в какие функции она заходит, что является результатом работы. Мне не повезло. Дебаггер к программе не подключался. Поэтому пришлось расставлять выводы на печать в консоль (приложение консольное) и по печати угадывать, где и что выполняется. 

Еще один путь изучения программы я прочитала у Макконнелла. Он предлагал сесть вечерком и читать код программы как увлекательный роман. Я так делала, распечатала несколько заголовочных файлов и уткнулась в незнание английского. Впоследствии я стала читать листинги с планшета, попутно заходя в переводчик, чтобы узнать значения новых для меня слов. Стало немного понятнее, хотя не все функции я так успела изучить. Такой подход помог понять работу некоторых функций. Но он сложен если нужно только основываясь на листингах понять что должна делать программа в целом для пользователя.

И последний способ изучения чужого кода я встретила в статье, посвященной тестированию. В ней автор предлагал писать тесты к неизвестной библиотеке, убивая при этом двух зайцев: в результате и код можно было изучить, и заодно проверить библиотеку на наличие всевозможных багов, дефектов и недокументированного поведения. Этот способ у меня провалился. Я несколько раз пыталась создать свой собственный класс на основе существующего, но компилятор почему-то упорно не хотел к этому классу создавать конструктор, говоря, что он является абстрактным (видимо, это был какой то глюк, т.к. все виртуальные функции я переопределила).

Итак, здесь есть несколько способов-отмычек, чтобы чужой код стал яснее. Я, как всегда, пишу статью  как будущего помощника себе самой. Может быть, и вам поможет применение данных методов. Может быть, что все эти методы не помогут. Видимо, в этом случае придется писать все с нуля. Кстати, это тоже метод изучения программ:). Желаю удачи!

Что такое HLA?

Я вышла на работу и там сейчас проект, на основе OpenRTI. Я пыталась как-то понять, что это, но сразу не получилось. Сегодня нашла общее описание. Это курсовая какого-то немецкого студента. В ней объясняется немного, что такое HLA, RTI и для чего они нужны. Но, т.к. статья на английском, я ее перевела и сюда напишу. Перевод - не точный. Я все-таки программист, а не переводчик.

Что такое HLA

HLA (High Level Architecture, архитектура высокого уровня) - это архитектура для моделирования и имитирования. Используя HLA компьютерные модели могут взаимодействовать (т.е. обмениваться данными и синхронизировать действия) с другими компьютерами, не смотря на различие платформ. Взаимодействия между моделями управляеся RTI (Run-Time Infrastructure Инфрастструктура среды исполнения?).

HLA - это стандарт возможности взаимодействия для распределенных моделей, применяемый для поддержки ананлиза, разработки и управления,  тренировки в некоторых областях, как:

• средства обороны;
• управление воздушным транспортом;
• здравоохранение.

Она разработана под стандартом IEEE1516.
 IEEE 1516-2010 - Стандарт архитектуры высокого уровня для моделирования и имитации  - структура и правила.
IEEE 1516.1-2010 -Стандарт архитектуры высокого уровня для моделирования и имитации  - спецификации федерального интерфейса (сервера).
  IEEE 1516.2-2010 - Стандарт архитектуры высокого уровня для моделирования и имитации  - спецификация шаблона объектной модели.
IEEE 1516.3 - 2003 Рекомендуемая практика разработки HLA федерации и процесс использования.
IEEE 1516.4-2007- Рекомендуемая практика для проверки, валидации и аккредитации федерации как надстройка над разработкой HLA федераций и процессом использования.

Технический обзор

HLA состоит из следующих компонентов:

• Cпецификация интерфейса(Interface specification): определяет, как HLA совместимые модел взаимодействуют с RTI, предоставляющим библиотеку и api (прикладной программный интерфейс) совместимый с интерфейсной спецификацией.
• Шаблон объектной модели(Object Model Template): определяет какая информация взаимодействует между моделями и как она документируется.
• Правила(Rules). Модель жестко подчиняется, для того, чтобы соответствовать стандарту.
• Федерат(Federate). Сущность, единица модели, совместмая с HLA.
• Федерация(Federation) - множество моделируемых сущностей, соединяющихся с помощью RTI, используя  шаблон объектной модели(OMT).
•  Объект(Object)  - набор связанных посылок данных между моделями (? тактами моделирования).
• Атрибут (Attribute) - поле данных объекта.
• Взаимодействие(Interaction) - действие, посланное между модельными сущностями.
• Параметр(Parameter) - поле данных или взаимодействие.

Спецификация интерфейса.

Спецификация интерфейса объектно-ориентированно в соответствии с техническими условиями С++ или Java. Она разделена на группы:

• Управление федерациями.
• Управление объявлениями.
• Управление объектами.
• Управление имуществом(ownership).
• Управление временем.
• Управление распределением данных.
• Сервисы поддержки.

Шаблон объектной модели.

Шаблон объектной модели представляет собой общую структуру для коммуникации между HLA моделями. Он зависит от следующих документов:

• объектная модель федерации(FOM);
• объектная модель одного федерата(SOM).

Правила.

Правила описывают обязанности федерации и присоединенных федератов.

1. Федерации должны иметь HLA FOM, документированную в соответствии с HLA шаблоном объектной модели.
2. В федерации все представления об объектах в FOM должны быть в федератах, а не в инфраструктуре (RTI).
3. В течение работы федерации все обмены данными между федератами должны проходить с помощью RTI.
4. В течение работы федерации, федераты должны взаимодействовать с RTI в соответствии со спецификацией интерфейсов HLA/
5. В течение работы федерации атрибуты текущего состояния объекта должны принадлежать только одному федерату в любой момент времени ( не поняла точно этот пункт, поэтому привожу оригинал:During a federation execution, an attribute of an instance of an object shall be owned by only one federate at any given time.)
6. Федераты должны иметь HLA SOM, документированную в соответствии с HLA OMT.
7. Федераты должны быть способны обновлять и/или отражать любые атрибуты объектов в их SOM и посылать и/или получать SOM взаимодействие извне, как установлено в их SOM.
8. Федераты должны быть способны передавать и/или принимать имущество (ownership) атрибута динамически в течение работы федерации, как установлено в их SOM.
9. Федераты должны быть способны изменить условия, под которыми они осуществляют обновления атрибутов объектов, как установлено в их SOM.
10. Федераты должны быть способны управлять локальным временем способом, который позволит им координировать обмен данными между федератами.

OpenRTI

OpenRTI это реализация RTI c открытым исходным кодом. Эта реализация представляет следующие три версии RTI:
RTI13 - HLA версия 1.3
RTI1516 - первый HLA стандарт версии 1516
RTI1516e - HLA стандарт 1516-2010


Итак, перевод закончен.
Из ближайших планов на работу: мне необходимо изучить интерфейс RTI1516, т.к. он используется. Ура. Это только одна папка из трех. Хоть чуть понятнее стало.