• Flash/Flex学习笔记(47):反向运动学(上)


    先回顾上篇所说的"正向运动学":以人行走的例子来说,基本上可以理解为大腿驱动小腿,小腿驱动脚,从而引发的一系列姿态调整和运动。再举一个例子,我们用着拿一根软鞭或链条的一端挥舞,被手挥舞的这一端会把"能量"向另一端传递(即固定端驱动紧接的部分,而紧接的部分又驱动下一段紧接的部分),从而使整个系统也随之运动.

    而"反向运动学"正好相反,举个不恰当的例子,小时候估计很多人玩过“死”青蛙(之所以要说是死的,是为了排除活体的自主运动),用手去拖死青蛙的脚(即自由端),会发现拉脚的同时,也带动青蛙的大腿在拖动,进而拖动了整体青蛙“尸体”;如果换成链条的例子,则相当于反过来,我们拿起链条的另一端拖动,会带动与它紧密关联的部分一起运动,从而带动整个链条一起被拖动。

    单关节拖动:

    show sourceview source

    print?

    01
    package {

    02
    import flash.display.Sprite;

    03
    import flash.events.Event;

    04

    05
    public class OneSegmentDrag extends Sprite {

    06
    private var segment0:Segment;

    07
    public function OneSegmentDrag() {

    08
    init();

    09
    }

    10

    11
    private function init():void {

    12
    segment0=new Segment(100,20);

    13
    addChild(segment0);

    14
    segment0.x=stage.stageWidth/2;

    15
    segment0.y=stage.stageHeight/2;

    16
    addEventListener(Event.ENTER_FRAME,EnterFrameHandler);

    17
    }

    18

    19
    private function EnterFrameHandler(event:Event):void {

    20
    var dx:Number=mouseX-segment0.x;

    21
    var dy:Number=mouseY-segment0.y;

    22
    var angle:Number=Math.atan2(dy,dx);

    23
    segment0.rotation=angle*180/Math.PI;

    24
    var w:Number=segment0.getPin().x-segment0.x;

    25
    var h:Number=segment0.getPin().y-segment0.y;

    26
    segment0.x=mouseX-w;

    27
    segment0.y=mouseY-h;

    28
    }

    29

    30
    }

    31
    }

    示意图:

    双关节的拖动:

    show sourceview source

    print?

    01
    var seg1:Segment = new Segment(100,20);

    02
    seg1.x = 100;

    03
    seg1.y = 50;

    04
    addChild(seg1);

    05

    06
    var seg2:Segment = new Segment(100,10);

    07
    seg2.x = seg1.getPin().x;

    08
    seg2.y = seg1.getPin().y;

    09
    addChild(seg2);

    10

    11
    addEventListener(Event.ENTER_FRAME,EnterFrameHandler);

    12

    13
    function EnterFrameHandler(e:Event):void{

    14
    //seg2跟着鼠标动

    15
    var dx1:Number = mouseX - seg2.x;

    16
    var dy1:Number = mouseY - seg2.y;

    17
    var angle1:Number = Math.atan2(dy1,dx1);

    18
    seg2.rotation = angle1*180/Math.PI;

    19
    var w1:Number = seg2.getPin().x - seg2.x;

    20
    var h1:Number = seg2.getPin().y - seg2.y;

    21
    seg2.x = mouseX-w1;

    22
    seg2.y = mouseY-h1;

    23

    24
    //seg1跟着seg2动

    25
    var dx2:Number = seg2.x - seg1.x;

    26
    var dy2:Number = seg2.y - seg1.y;

    27
    var angle2:Number = Math.atan2(dy2,dx2);

    28
    seg1.rotation = angle2*180/Math.PI;

    29
    var w2:Number = seg1.getPin().x - seg1.x;

    30
    var h2:Number = seg1.getPin().y - seg1.y;

    31
    seg1.x = seg2.x -w2;

    32
    seg1.y = seg2.y -h2;    

    33
    }

    多关节的拖动:

    show sourceview source

    print?

    01
    var segNum:Number=10;

    02
    var segs:Array=new Array(segNum);

    03

    04
    function init():void {

    05
    for (var i:int=0; i<segNum; i++) {

    06
    segs[i]=new Segment(40,12);

    07
    segs[i].x=stage.stageWidth/2;

    08
    segs[i].y=stage.stageHeight/2;

    09
    addChild(segs[i]);

    10
    }

    11
    addEventListener(Event.ENTER_FRAME,EnterFrameHandler);

    12
    }

    13

    14
    function EnterFrameHandler(e:Event):void {

    15
    drag(segs[segNum-1],mouseX,mouseY);

    16
    for (var i:int=segNum-2; i>=0; i--) {

    17
    drag(segs[i],segs[i+1].x,segs[i+1].y);

    18
    }

    19
    }

    20

    21
    //拖动的封装

    22
    function drag(seg:Segment,targetX:Number,targetY:Number):void {

    23
    var dx:Number=targetX-seg.x;

    24
    var dy:Number=targetY-seg.y;

    25
    var angle:Number=Math.atan2(dy,dx);

    26
    seg.rotation=angle*180/Math.PI;

    27
    var w:Number=seg.getPin().x-seg.x;

    28
    var h:Number=seg.getPin().y-seg.y;

    29
    seg.x=targetX-w;

    30
    seg.y=targetY-h;

    31
    }

    32

    33
    init();

    如果说反向运动学的拖动,是用外力拖“死青蛙”的脚,则反向运动学中的伸展则正好相反,它相当于把青蛙的身体固定住,而青蛙的脚主动伸出去够某一物体(好吧,死青蛙是不会主动去抓物体的,人死不能复生,青蛙也一样,也许换成另一种说法更容易理解:我们坐在位子上不动,想伸手去拿桌子远处的东西,其实就是这个意思)

    ok,如果感觉还不是太晕的话,再来小结下“正向运动”与“反向运动”的区别:

    人行走时“下肢”系统的运动之所以被称做正向运动,主要特征是大腿先动,从而驱动小腿,而小腿又驱动脚,更准确的讲可以理解为“固定端驱动自由端”,能量的传递是自上而下,从固定端传递到自由端,也就是所谓的“正向”。

    而人伸手去拿东西,可以看作 “手带动上臂”,而“上臂又带动胳膊”,即“自由端带动固定端”,能量的传递是自下而上,从自由端传递到固定端,即所谓的“反向”。

    双关节的伸展:

    上面的示例中,粗的关节当做胳膊,细的关节当做手臂,用鼠标在上面移动时,会发现手臂始终试图伸展到鼠标所在位置,但由于胳膊被固定点限制了,所以形成了这种效果。

    下面是处理的示意图:

    处理步骤:

    1.手臂seg1,先绕着自己的固定点(x,y),朝鼠标所在点(mousex,mousey)旋转

    2.得到一个新的点(tx,ty)--红色的实线三角形,然后胳膊seg2以(tx,ty)为目标旋转

    3.重新将seg1挂到seg2的自由端

    4.重复以上处理,直到二个关节的姿态不再有任何变化为止

    show sourceview source

    print?

    01
    var seg1:Segment=new Segment(80,10);

    02
    seg1.x=130;

    03
    seg1.y=160;

    04
    addChild(seg1);

    05

    06
    var seg2:Segment=new Segment(60,20);

    07
    seg2.x=seg1.getPin().x;

    08
    seg2.y=seg1.getPin().y;

    09
    addChild(seg2);

    10

    11
    function init():void {

    12
    addEventListener(Event.ENTER_FRAME,EnterFrameHandler);

    13
    }

    14

    15
    function EnterFrameHandler(e:Event):void {

    16
    var dx:Number=mouseX-seg1.x;

    17
    var dy:Number=mouseY-seg1.y;

    18
    var angle:Number=Math.atan2(dy,dx);

    19
    seg1.rotation=angle*180/Math.PI;

    20
    var w:Number=seg1.getPin().x-seg1.x;

    21
    var h:Number=seg1.getPin().y-seg1.y;

    22
    var tx:Number=mouseX-w;

    23
    var ty:Number=mouseY-h;

    24

    25
    dx=tx-seg2.x;

    26
    dy=ty-seg2.y;

    27

    28
    angle=Math.atan2(dy,dx);

    29
    seg2.rotation=angle*180/Math.PI;

    30
    seg1.x=seg2.getPin().x;

    31
    seg1.y=seg2.getPin().y; 

    32
    }

    33

    34
    init();

    注意一个细节:反向运动伸展时,关节是倒着挂的,即最后一个addChild的Segment做为系统固定端,第一个Segment实例为做系统的伸展自由端。可以把上面的动画放慢到每秒一帧,上述处理步骤也许更容易看清楚

    show sourceview source

    print?

    01
    function EnterFrameHandler(e:Event):void {

    02
    var dx:Number=mouseX-seg1.x;

    03
    var dy:Number=mouseY-seg1.y;

    04
    var angle:Number=Math.atan2(dy,dx);

    05
    seg1.rotation=angle*180/Math.PI;

    06
    var w:Number=seg1.getPin().x-seg1.x;

    07
    var h:Number=seg1.getPin().y-seg1.y;

    08
    var tx:Number=mouseX-w;

    09
    var ty:Number=mouseY-h;

    10

    11
    dx=tx-seg2.x;

    12
    dy=ty-seg2.y;

    13

    14
    angle=Math.atan2(dy,dx);

    15
    seg2.rotation=angle*180/Math.PI;

    16
    seg1.x=seg2.getPin().x;

    17
    seg1.y=seg2.getPin().y;

    18

    19
    //新增的画线部分,以方便观察

    20
    graphics.clear();

    21
    graphics.lineStyle(1,0xff0000,0.5);

    22
    graphics.moveTo(mouseX,mouseY);

    23
    graphics.lineTo(seg1.getPin().x,seg1.getPin().y);

    24

    25
    graphics.lineStyle(1,0x0000ff,0.5);

    26
    graphics.moveTo(mouseX,mouseY);

    27
    graphics.lineTo(seg2.getPin().x,seg2.getPin().y);

    28

    29
    }

    多关节的伸展:

    show sourceview source

    print?

    01
    var segNum:uint=10;

    02
    var segs:Array=new Array(segNum);

    03
    var i:int=0;

    04

    05
    function init():void {

    06
    for (i=0; i<segNum; i++) {

    07
    segs[i]=new Segment(50,10+2*i);

    08
    segs[i].x=30;

    09
    segs[i].y=30;

    10
    addChild(segs[i]);

    11
    }

    12
    addEventListener(Event.ENTER_FRAME,EnterFrameHandler);

    13
    }

    14

    15
    function EnterFrameHandler(e:Event):void {

    16
    var target:Point=expand(segs[0],mouseX,mouseY);

    17

    18
    //记住:第一个为伸展末端,最后一个为固定端

    19
    for (i=1; i<segNum; i++) {

    20
    target=expand(segs[i],target.x,target.y);       

    21
    }

    22

    23
    //倒挂所有Segment

    24
    for (i = segNum - 1; i > 0; i--) {       

    25
    hang(segs[i-1],segs[i]);

    26
    }

    27

    28
    }

    29

    30
    function expand(seg:Segment,targetX:Number,targetY:Number):Point {

    31
    var dx:Number=targetX-seg.x;

    32
    var dy:Number=targetY-seg.y;

    33
    var angle:Number=Math.atan2(dy,dx);

    34
    seg.rotation=angle*180/Math.PI;

    35
    var w:Number=seg.getPin().x-seg.x;

    36
    var h:Number=seg.getPin().y-seg.y;

    37
    var tx:Number=targetX-w;

    38
    var ty:Number=targetY-h;

    39
    return new Point(tx,ty);

    40
    }

    41

    42
    function hang(segA:Segment,segB:Segment) {

    43
    segA.x=segB.getPin().x;

    44
    segA.y=segB.getPin().y;

    45
    }

    46

    47
    init();

    如果把目标点从鼠标位置换成某一个运动物体的坐标,效果会更好玩:

    show sourceview source

    print?

    01
    var segNum:uint=9;

    02
    var segs:Array=new Array(segNum);

    03
    var i:int=0;

    04
    var ball:Ball;

    05
    var gravity:Number=0.3;

    06
    var bounce:Number=-0.95;

    07

    08
    function init():void {

    09
    ball = new Ball(15);

    10
    ball.vx=10;

    11
    addChild(ball);//加入一个小球

    12

    13
    for (i=0; i<segNum; i++) {

    14
    segs[i]=new Segment(45,10+1*i);

    15
    segs[i].x=30;

    16
    segs[i].y=30;

    17
    addChild(segs[i]);

    18
    }

    19

    20
    addEventListener(Event.ENTER_FRAME,EnterFrameHandler);

    21
    }

    22

    23
    function EnterFrameHandler(e:Event):void {

    24
    moveBall();//让小球动起来

    25

    26
    var target:Point=expand(segs[0],ball.x,ball.y);//最后一个跟着小球跑

    27

    28
    for (i=1; i<segNum; i++) {

    29
    target=expand(segs[i],target.x,target.y);

    30
    }

    31

    32

    33
    for (i = segNum - 1; i > 0; i--) {

    34
    hang(segs[i-1],segs[i]);

    35
    }

    36
    }

    37

    38
    function expand(seg:Segment,targetX:Number,targetY:Number):Point {

    39
    var dx:Number=targetX-seg.x;

    40
    var dy:Number=targetY-seg.y;

    41
    var angle:Number=Math.atan2(dy,dx);

    42
    seg.rotation=angle*180/Math.PI;

    43
    var w:Number=seg.getPin().x-seg.x;

    44
    var h:Number=seg.getPin().y-seg.y;

    45
    var tx:Number=targetX-w;

    46
    var ty:Number=targetY-h;

    47
    return new Point(tx,ty);

    48
    }

    49

    50
    function hang(segA:Segment,segB:Segment) {

    51
    segA.x=segB.getPin().x;

    52
    segA.y=segB.getPin().y;

    53
    }

    54

    55
    function moveBall():void {

    56
    ball.vy+=gravity;

    57
    ball.x+=ball.vx;

    58
    ball.y+=ball.vy;

    59
    if (ball.x+ball.radius>stage.stageWidth) {

    60
    ball.x=stage.stageWidth-ball.radius;

    61
    ball.vx*=bounce;

    62
    } else if (ball.x - ball.radius < 0) {

    63
    ball.x=ball.radius;

    64
    ball.vx*=bounce;

    65
    }

    66
    if (ball.y+ball.radius>stage.stageHeight) {

    67
    ball.y=stage.stageHeight-ball.radius;

    68
    ball.vy*=bounce;

    69
    } else if (ball.y - ball.radius < 0) {

    70
    ball.y=ball.radius;

    71
    ball.vy*=bounce;

    72
    }

    73
    }

    74

    75
    init();

    结合以前学到的碰撞检测,能做出更出色的交互效果:

    show sourceview source

    print?

    01
    var segNum:uint=4;

    02
    var segs:Array=new Array(segNum);

    03
    var i:int=0;

    04
    var ball:Ball;

    05
    var gravity:Number=0.2;

    06
    var bounce:Number=-0.95;

    07

    08
    function init():void {

    09
    ball=new Ball(15);

    10
    ball.vx=10;

    11
    addChild(ball);//加入一个小球

    12

    13
    for (i=0; i<segNum; i++) {

    14
    segs[i]=new Segment(45,10+1*i);

    15
    segs[i].x=300;

    16
    segs[i].y=385;

    17
    addChild(segs[i]);

    18
    }

    19

    20
    addEventListener(Event.ENTER_FRAME,EnterFrameHandler);

    21
    }

    22

    23
    function EnterFrameHandler(e:Event):void {

    24
    moveBall();

    25

    26
    var target:Point=expand(segs[0],ball.x,ball.y);

    27

    28
    for (i=1; i<segNum; i++) {

    29
    target=expand(segs[i],target.x,target.y);

    30
    }

    31

    32
    for (i = segNum - 1; i > 0; i--) {

    33
    hang(segs[i-1],segs[i]);

    34
    }

    35

    36
    checkHit();//碰撞检测

    37
    }

    38

    39
    function expand(seg:Segment,targetX:Number,targetY:Number):Point {

    40
    var dx:Number=targetX-seg.x;

    41
    var dy:Number=targetY-seg.y;

    42
    var angle:Number=Math.atan2(dy,dx);

    43
    seg.rotation=angle*180/Math.PI;

    44
    var w:Number=seg.getPin().x-seg.x;

    45
    var h:Number=seg.getPin().y-seg.y;

    46
    var tx:Number=targetX-w;

    47
    var ty:Number=targetY-h;

    48
    return new Point(tx,ty);

    49
    }

    50

    51
    function hang(segA:Segment,segB:Segment) {

    52
    segA.x=segB.getPin().x;

    53
    segA.y=segB.getPin().y;

    54
    }

    55

    56
    function moveBall():void {

    57
    ball.vy+=gravity;

    58
    ball.x+=ball.vx;

    59
    ball.y+=ball.vy;

    60
    if (ball.x+ball.radius>stage.stageWidth) {

    61
    ball.x=stage.stageWidth-ball.radius;

    62
    ball.vx*=bounce;

    63
    } else if (ball.x - ball.radius < 0) {

    64
    ball.x=ball.radius;

    65
    ball.vx*=bounce;

    66
    }

    67
    if (ball.y+ball.radius>stage.stageHeight) {

    68
    ball.y=stage.stageHeight-ball.radius;

    69
    ball.vy*=bounce;

    70
    } else if (ball.y - ball.radius < 0) {

    71
    ball.y=ball.radius;

    72
    ball.vy*=bounce;

    73
    }

    74
    }

    75

    76

    77
    function checkHit():void {

    78
    var segment:Segment=segs[0];

    79
    var dx:Number=segment.getPin().x-ball.x;

    80
    var dy:Number=segment.getPin().y-ball.y;

    81
    var dist:Number=Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);

    82
    if (dist<ball.radius) {

    83
    ball.vx+=Math.random()*2-1;//给小球一个很小的随机x轴向速度(这样看起来小球会在x轴上突然慢下来)

    84
    ball.vy-=1.001;//y轴速度反向(这样看上去,会被反扔出去了)

    85
    }

    86
    }

    87

    88
    init();

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/happysky97/p/1884597.html
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