[bb] Verlet Physics (incomplete) by Nate the Great [ 1+ years ago ]

[BlitzBot]

Title : Verlet Physics (incomplete)
Author : Nate the Great
Posted : 1+ years ago

Description : This is a very helpful physics engine which I have spent a few weeks on.  I plan to use it to add little physics effects to my games so I don't have to use a hugely complex physics system.  I also like to have an idea of how every aspect of my game works.

I will give a lot of credit to stevie g and pongo for advising me on how to do certain things while making it.  
The demonstraintion below uses the arrow keys to simulate an air hockey table.

P.S.  It has many bugs but I will leave those for you to sort out if you really need it in a game   also you don't have to give me credit but mentioning my name in the credits or emailing me if you use it in a game would be nice.

Code :

Code (blitzbasic) Select Expand

Graphics3D 640,480,0,2
SeedRnd(MilliSecs())




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;;;;;;Temporary camera stuff;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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piv = CreatePivot()
cam = CreateCamera(piv)
;CameraRange cam,.01,50
CameraZoom cam,2
MoveEntity cam,0,3,-30
lit = CreateLight()
TurnEntity lit,90,0,0

TurnEntity piv,20,0,0

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Global VerletType = 1 ;Collision Types
Global RBodyType = 2
Global RigidBodyNum = 0
Global groundtype = 3

;Collisions VerletType,RBodyType,2,2   ;Sets Collision Types
;Collisions VerletType,VerletType,1,2
Collisions verletType,GroundType,2,2

Type Verlet ;Verlet type Contains:
Field Active ;Determines if the verlet is an active verlet or a verlet used for orientation
Field Mass# ;Gives the verlet a mass
Field x#,y#,z# ;Gives the verlet an x,y,z cooridnate
Field vx#,vy#,vz# ;Gives the verlet a velocity in 3d
Field ox#,oy#,oz# ;Stores the old x,y,z coordinates to figure out the velocity of the verlet
Field piv,ent ;Gives the verlet a pivot point and names the verlet's entity
Field Col,ID,piv2,radius# ;Col tells if the verlet has collided yet and ID tells what entity and verlet group the verlet belongs to
End Type

Type Constraint ;Constraints constrain the verlets to certain distances from eachother
Field v1.verlet ;First verlet in constraint
Field v2.verlet ;Second verlet in constraint
Field length# ;Length of the constraint
End Type

Type Rigidbody ;Rigidbody is used as a reference for all of the verlets that belong to a mesh
Field Ent ;Ent is the entity that is acting as the rigid body
Field ID ;ID is the ID that all of the verlets in this mesh are attatched to
Field x#,y#,z# ;X,Y,Z coordinates of the mesh
Field Yaw#,pitch#,Roll# ;Yaw,Pitch,Roll coordinates of the mesh
Field lf.verlet,lb.verlet,rf.verlet,rb.verlet ;The verlets that are inactive and are used to orient the mesh
Field lfd.verlet,lbd.verlet,rfd.verlet,rbd.verlet;The verlets that are inactive and are used to orient the mesh
Field c.verlet,idl ;The central Verlet
Field Verl.verlet[50],verlnum
End Type





SetBuffer BackBuffer()

ground = CreatePlane()
EntityColor ground,32,32,64
EntityAlpha ground,.9
EntityType ground,GroundType



rwall = CreateCube()
ScaleEntity rwall,.1,.8,10
MoveEntity rwall,5,.1,0

EntityType rwall,GroundType

lwall = CreateCube()
ScaleEntity lwall,.1,.8,10
MoveEntity lwall,-5,.1,0

EntityType lwall,GroundType

bwall = CreateCube()
ScaleEntity bwall,5,.8,.1
MoveEntity bwall,0,.1,-10

EntityType bwall,GroundType

fwall = CreateCube()
ScaleEntity fwall,5,.8,.1
MoveEntity fwall,0,.1,10

EntityType fwall,GroundType


obstacle = CreateCylinder(10)
MoveEntity obstacle,0,0,5

EntityType obstacle,GroundType


puck = CreateCylinder(8)
MoveEntity puck,0,.8,0
ScaleEntity puck,.3,.1,.3

applyphysics(puck,10,False,.2)



pl1 = CreateCylinder(10)
MoveEntity pl1,0,.8,-4
ScaleEntity pl1,.5,.2,.5
EntityColor pl1,255,0,0

applyphysics(pl1,10,False,.2)

CreateMirror()





timer = MilliSecs()

cnter = 0
While Not KeyDown(1)
Cls


If KeyDown(205) Then PApplyForce(pl1,.015,0,0)
If KeyDown(203) Then PApplyForce(pl1,-.015,0,0)
If KeyDown(200) Then PApplyForce(pl1,0,0,.015)
If KeyDown(208) Then PApplyForce(pl1,0,0,-.015)



UpdateVerlets()

UpdateConstraints()

DrawVerlets()

UpdateWorld()
detectcollisions()

drawverlets()

positionPhysicsEntity()

RenderWorld()

cnt = 0
For v.verlet = Each verlet
cnt = cnt + 1
Next

Text 1,1,cnt

cnter = cnter + 1
Text 1,20,"FPS: "+1000/((MilliSecs()-timer)/cnter)

Flip
Wend
End




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;;;;;;Creates a verlet bounding box & creates verlets;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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Function ApplyPhysics(ent,mass#,stationary,verlsize# = .3)

rigidbodynum = rigidbodynum + 1


;Creates the Rigidbody that all of the verlets are linked to

r.rigidbody = New rigidbody
rid = rigidbodynum
rent = ent
rx# = EntityX(rent)
ry# = EntityY(rent)
rz# = EntityZ(rent)
ryaw# = EntityYaw(rent)
rpitch# = EntityPitch(rent)
roll# = EntityRoll(rent)
EntityType rent,RBodyType
ridl = stationary

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;Loops through all surfaces and verticies
For k = 1 To CountSurfaces(ent)
surf = GetSurface(ent,k)
For index = 0 To CountVertices(surf)-1
TFormPoint VertexX(surf,index), VertexY(surf, index),VertexZ(surf, index), ent, 0
CreateVerlet(TFormedX(),TFormedY(),TFormedZ(),mass#,ent,rID,True,verlsize#)   ;Creates a verlet for every vertice  Later it deletes duplicate verlets for the sake of stability.
Next
Next

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;


;Creates the bounding box verlets that don't react with anything but are used to orient the mesh

rlf.verlet = CreateVerlet(rx# - .5 , ry# - .5, rz# + .5, 1 , ent , rID , False)

rlb.verlet = CreateVerlet(rx# - .5 , ry# - .5, rz# - .5, 1 , ent , rID , False)

rf.verlet = CreateVerlet(rx# + .5 , ry# - .5, rz# + .5, 1 , ent , rID , False)

rb.verlet = CreateVerlet(rx# + .5 , ry# - .5, rz# - .5, 1 , ent , rID , False)

rlfd.verlet = CreateVerlet(rx# - .5 , ry# + .5, rz# + .5, 1 , ent , rID , False)

rlbd.verlet = CreateVerlet(rx# - .5 , ry# + .5, rz# - .5, 1 , ent , rID , False)

rfd.verlet = CreateVerlet(rx# + .5 , ry# + .5, rz# + .5, 1 , ent , rID , False)

rbd.verlet = CreateVerlet(rx# + .5 , ry# + .5, rz# - .5, 1 , ent , rID , False)

rc.verlet = CreateVerlet(rx# , ry# , rz#, 1 , ent , rID , False)


;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;



;Deletes Duplicate verlets so that the meshes are more stable

For v.verlet = Each verlet
For vv.verlet = Each verlet
If vvID = vID Then
If vvpiv <> vpiv Then
If vx# = vvx# And vy# = vvy# And vz# = vvz# And vvmass <> 0 And vmass <> 0 Then
FreeEntity vvpiv
Delete vv.verlet
EndIf
EndIf
EndIf
Next
Next

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cnt = 0
For v.verlet = Each verlet
If Vent = ent And VActive = True Then
RVerl.verlet[cnt] = v.verlet
cnt = cnt + 1
EndIf
Next

rVerlnum = cnt - 1


;This code makes constraints which it links every inside verlet to all eight of the outside verlets but no others

For v.verlet = Each verlet
If vID = rigidbodynum Then
If ridl = False Then
If vactive = True Then
Createconstraint(v.verlet,rf.verlet)              ;Creates constraint
Createconstraint(v.verlet,rb.verlet)
Createconstraint(v.verlet,rlf.verlet)
Createconstraint(v.verlet,rlb.verlet)
Createconstraint(v.verlet,rfd.verlet)              ;Creates constraint
Createconstraint(v.verlet,rbd.verlet)
Createconstraint(v.verlet,rlfd.verlet)
Createconstraint(v.verlet,rlbd.verlet)
Createconstraint(v.verlet,rc.verlet)

EndIf
EndIf
EndIf
Next
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;




createconstraint(rf.verlet,rc.verlet)
createconstraint(rb.verlet,rc.verlet)
createconstraint(rlf.verlet,rc.verlet)
createconstraint(rlb.verlet,rc.verlet)
createconstraint(rfd.verlet,rc.verlet)
createconstraint(rbd.verlet,rc.verlet)
createconstraint(rlfd.verlet,rc.verlet)
createconstraint(rlbd.verlet,rc.verlet)

createconstraint(rf.verlet,rb.verlet)
createconstraint(rf.verlet,rlf.verlet)
createconstraint(rf.verlet,rlb.verlet)

createconstraint(rb.verlet,rlb.verlet)
createconstraint(rb.verlet,rlf.verlet)

createconstraint(rlf.verlet,rlb.verlet)


createconstraint(rfd.verlet,rbd.verlet)
createconstraint(rfd.verlet,rlfd.verlet)
createconstraint(rfd.verlet,rlbd.verlet)

createconstraint(rbd.verlet,rlbd.verlet)
createconstraint(rbd.verlet,rlfd.verlet)

createconstraint(rlfd.verlet,rlbd.verlet)


createconstraint(rf.verlet,rfd.verlet)
createconstraint(rlf.verlet,rlfd.verlet)
createconstraint(rb.verlet,rbd.verlet)
createconstraint(rlb.verlet,rlbd.verlet)

;Deletes duplicate Or reversed constraints  This speeds up the constraint loops very much

For c.constraint = Each constraint
For cc.constraint = Each constraint
If cv1piv = ccv1piv And cv2piv = cv1piv Then
Delete cc.constraint
EndIf
Next
Next


;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;





End Function














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;;;;;;Creates a verlet at the given x,y,z coordinate;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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Function createverlet.verlet(x#,y#,z#,mass#,ent,ID,Active,radius# = .1)

v.Verlet = New Verlet
vx# = x#
vy# = y#
vz# = z#
vox# = vx#
voy# = vy#
voz# = vz#
vvx# = 0
vvy# = 0
vvz# = 0
vent = ent
vID = ID
vactive = Active
vmass# = mass#
vadius# = radius#

vpiv = CreatePivot()
vpiv2 = CreatePivot()
ScaleEntity vpiv,.2,.2,.2
PositionEntity vpiv,vx#,vy#,vz#

If active = True Then
EntityType vpiv,VerletType
EntityRadius vpiv,radius#
EndIf

Return v
End Function

















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;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;Constrains two verlets together;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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Function CreateConstraint(v1.verlet,v2.verlet)

c.constraint = New constraint
cv1.verlet = v1.verlet
cv2.verlet = v2.verlet
clength# = Sqr((cv1x#-cv2x#)^2 + (cv1y#-cv2y#)^2 + (cv1z#-cv2z#)^2)

End Function
























;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;goes through every verlet and updates it;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

Function Updateverlets()

For v.verlet = Each verlet

If vcol = True Then
vcol = False
fric# = .95
Else
fric# = 1
EndIf

vvx# = (vx# - vox#)*fric#
vvy# = (vy# - voy#)*fric#
vvz# = (vz# - voz#)*fric#

vox# = vx#
voy# = vy#
voz# = vz#

vx# = vx# + vvx#
vy# = vy# + vvy# - .004
vz# = vz# + vvz#


For vv.verlet = Each verlet
If v <> vv And vid <> vvid; if not the same verlet or group
dx# = vx# - vvx#
dy# = vy# - vvy#
dz# = vz# - vvz#
dist# = Sqr ( dx#*dx# + dy#*dy# + dz#*dz# )
totalr# = vadius# + vvadius#
If dist# < totalr# Then


Diffx# = ( dist# - totalr# ) * ( dx# / dist# )
Diffy# = ( dist# - totalr# ) * ( dy# / dist# )
Diffz# = ( dist# - totalr# ) * ( dz# / dist# )

vx# = vx# - Diffx# ;* .5
vy# = vy# - Diffy# ;* .5
vz# = vz# - Diffz# ;* .5

vvx# = vvx# + Diffx# ;* .5
vvy# = vvy# + Diffy# ;* .5
vvz# = vvz# + Diffz# ;* .5
EndIf
EndIf
Next

; If vy# < 0 Then
; vy# = 0
; vcol = True
; EndIf

Next

End Function






















;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;goes through every constraint and updates it;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

Function UpdateConstraints()

For i = 1 To 3

For c.constraint = Each constraint
mx# = ( cv1x# - cv2x# )
my# = ( cv1y# - cv2y# )
mz# = ( cv1z# - cv2z# )

dist# = Sqr( (mx)^2 + (my)^2 + (mz)^2 )

mx# = mx# / 2
my# = my# / 2
mz# = mz# / 2

If dist# <> 0  Then
dif# = (dist# - clength#) / dist# * .7
EndIf

; If cv1col = False Or i > 5 Then
cv1x# = cv1x# - dif# * mx#
cv1y# = cv1y# - dif# * my#
cv1z# = cv1z# - dif# * mz#
; EndIf
; If cv2col = False Or i > 5 Then
cv2x# = cv2x# + dif# * mx#
cv2y# = cv2y# + dif# * my#
cv2z# = cv2z# + dif# * mz#
; EndIf
Next

Next

End Function



















;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;positions all verlets;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

Function Drawverlets()

For v.verlet = Each verlet

PositionEntity vpiv,vx#,vy#,vz#

Next

End Function


















;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;positions all meshes;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
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Function PositionPhysicsEntity()

For r.rigidbody = Each rigidbody
PositionEntity rent,EntityX(rcpiv),EntityY(rcpiv),EntityZ(rcpiv)

;align mesh to verlet cage
x# = EntityX( rfpiv ) - EntityX( rlfpiv ) + EntityX( rbpiv ) - EntityX( rlbpiv )
y# = EntityY( rfpiv ) - EntityY( rlfpiv ) + EntityY( rbpiv ) - EntityY( rlbpiv )
z# = EntityZ( rfpiv ) - EntityZ( rlfpiv ) + EntityZ( rbpiv ) - EntityZ( rlbpiv )
AlignToVector rent, x#,y#,z#,1  
x# = EntityX( rfpiv ) - EntityX( rbpiv ) + EntityX( rlfpiv ) - EntityX( rlbpiv )
y# = EntityY( rfpiv ) - EntityY( rbpiv ) + EntityY( rlfpiv ) - EntityY( rlbpiv )
z# = EntityZ( rfpiv ) - EntityZ( rbpiv ) + EntityZ( rlfpiv ) - EntityZ( rlbpiv )
AlignToVector rent, x#,y#,z#, 3
Next

End Function





















;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;tests all verlets for collisions;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

Function Detectcollisions()

For v.verlet = Each verlet
If EntityX(vpiv) <> vx# Then
If EntityCollided(vpiv,3) Then
vcol = True
EndIf
vx# = EntityX(vpiv)
EndIf
If EntityY(vpiv) <> vy# Then
If EntityCollided(vpiv,3) Then
vcol = True
EndIf
vy# = EntityY(vpiv)
EndIf
If EntityZ(vpiv) <> vz# Then
If EntityCollided(vpiv,3) Then
vcol = True
EndIf
vz# = EntityZ(vpiv)
EndIf
Next

End Function






;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;applies a force to given object;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;


Function PApplyForce(ent,x#,y#,z#)

For r.rigidbody = Each rigidbody
If rent = ent Then
For i = 0 To rVerlnum
rverl[i]ox# = rverl[i]ox# - x#
rverl[i]oy# = rverl[i]oy# - y#
rverl[i]oz# = rverl[i]oz# - z#
Next
EndIf
Next

End Function



Function PMoveEntity(ent,x#,y#,z#)

For r.rigidbody = Each rigidbody
If rent = ent Then
For i = 0 To rverlnum
rverl[cnt]ox# = rverl[cnt]ox# + x#
rverl[cnt]oy# = rverl[cnt]oy# + y#
rverl[cnt]oz# = rverl[cnt]oz# + z#
rverl[cnt]x# = rverl[cnt]x# + x#
rverl[cnt]y# = rverl[cnt]y# + y#
rverl[cnt]z# = rverl[cnt]z# + z#
Next
EndIf
Next

End Function



Function PPositionEntity(ent,x#,y#,z#)

For r.rigidbody = Each rigidbody
If rent = ent Then
For i = 0 To rverlnum
rverl[cnt]ox# = x#
rverl[cnt]oy# = y#
rverl[cnt]oz# = z#
rverl[cnt]x# = x#
rverl[cnt]y# = y#
rverl[cnt]z# = z#
Next
EndIf
Next

End Function

Comments :


Ked(Posted 1+ years ago)

 Puki would be proud of your "incomplete" tag at the top.


Nate the Great(Posted 1+ years ago)

 Yes it is incomplete but I probably will not post any more updates because I am currently turning it into a full fledged game.     I am not sure about the name but it will probably be called Destructo Car (Kindof similare to indestructo tank on addicting games)


KillerX(Posted 1+ years ago)

 Pretty cool.


Nate the Great(Posted 1+ years ago)

 Thanks KillerX


mtnhome3d(Posted 1+ years ago)

 lol i see how this worksthis is fun NTG. good job


Nate the Great(Posted 1+ years ago)

 Thanks Mtnhome3d glad you see how it works... that could be helpful