Задание для расчётно-графической работы «Анимация нескольких объектов»

Задача.

Создать программу, которая выводит в окне движущиеся круги, обрабатывая при этом столкновения этих объектов с краями окна и между собой.

Программа должна работать следующим образом:

1. Чтение описания объектов из файла scene.txt

2. Анимации движения объектов с обработкой:

   1. соударений с краями окна

   2. соударений с другими объектами

   3. соответствующих действий при соударении (см. варианты)

   4. гравитации

   5. вязкости

   6. вращения (Дополнительно задание)

   7. клика мыши (Дополнительно задание)

3. Обработка сохранения и восстановления состояния сцены в файл

Задача разбивается на следующие этапы реализации (подробности ниже):

1. Составление структуры, описывающей объект

2. Реализация чтения файлов с объектами

3. Вывод объектов на экран (без движения)

4. Реализация «простого» движения без соударений

5. Обработка соударения с краями окна

6. Обработка соударения с другими объектами

7. Обработка гравитации и вязкости

8. Добавление функции сохранения «сцены»

Анимация

Основной принцип анимации в данной работе похож на анимацию в мультфильмах: рисуем картинку, снимаем кадр, рисуем новую картинку, снимаем еще кадр… Его можно представить следующим образом:

1. Затираем старое изображение экрана фоновым цветом

2. Выводим предметы на экран

3. Пересчитываем координаты (и другие параметры) предметов

4. Снова с пункта 1

Если расписывать более детально, то в п.2 и п.3 необходимо пройтись по массиву объектов, и соответственно вывести их на экран или пересчитать их параметры.

Основную сложность данной работы будет представлять пункт 3, который и разбирается ниже.

Внимание! Если между пунктами 2 и 3 делать небольшую паузу, то анимация будет более плавной. Рекомендуется делать задержку в 0.1 сек (с помощью функции delay).

Движение объектов

Для простоты все объекты в данной работе представляют собой круги, с картинками внутри.

Для удобства пересчетов круг будем описывать следующими параметрами:

// описание шара

struct SBall

{

double x; // x координата центра круга

double y; // y координата центра круга

double radius; // радиус круга

double vx; // скорость круга по оси x

double vy; // скорость круга по оси y

int color1, color2; // основной и дополнительный цвета

};

x,y – текущие координаты центра круга. vx,vy – скорость круга. Новые координаты круга высчитываются по известной формуле . dt – это прошедший временной промежуток, шаг. Будем считать его постоянным и равным 0.1 сек. Таким образом мы получаем следующие формулы.

x = x + vx*dt;

y = y + vy*dt;

Для простейшего движения круга по экрану этого пересчета вполне достаточно.

Для того, чтобы заставить двигаться несколько подобных объектов, необходимо составить массив из них и в нужный момент обходить его и пересчитывать все координаты.

Соударение

Задача обработки соударений сводиться к следующему алгоритму:

1. Обходим все объекты, о которые можно «удариться».

   1. Проверяем есть ли соударение.

   2. Если есть – пересчитываем скорость объекта(-ов).

2. Пересчитываем координаты объекта.

Отражение от краев окна

Обработка соударения о края довольно проста. Имея координаты центра круга и радиус, для проверки наличия соударения достаточно простого сравнения. А для пересчета скорости необходимо просто поменять знак в соответствующей компоненте.

Рассмотрим в качестве примера обработку удара о нижнюю границу.

const int height = ?; // высота окна в пикселях

SBall B; // описание шара

// Проверка столкновения

if(B.x + B.radius >= height)

{

B.vx = -B.vx;

}

Предложенный алгоритм - упрощённый, при его применении у края экрана могут возникнуть «залипания», «туннельный эффект» и другие неправдоподобности. В рамках решаемой задачи этими эффектами можно пренебречь. Однако наиболее «продвинутые программисты», конечно, сумеют от этих эффектов избавиться!