Bullet 学习笔记之实例 VolumetricDeformable （一）

参照 Bullet Physics 官方例程 VolumetricDeformable，梳理软体形变仿真流程。

0 环境搭建

仿真场景类为 btDeformableMultiBodyDynamicsWorld ，碰撞检测 broadphase 使用类 btDbvtBroadphase 完成，碰撞检测 narrowphase 使用类 btSoftBodyRigidBodyCollisionConfiguration 及 btCollisionDispatcher 完成。软体 solver 使用 btDeformableBodySolver ，约束求解使用 btDeformableMultiBodyConstraintSolver

仿真场景搭建部分代码：

///collision configuration contains default setup for memory, collision setup
m_collisionConfiguration = new btSoftBodyRigidBodyCollisionConfiguration();

///use the default collision dispatcher. For parallel processing you can use a diffent dispatcher (see Extras/BulletMultiThreaded)
m_dispatcher = new btCollisionDispatcher(m_collisionConfiguration);

m_broadphase = new btDbvtBroadphase();
btDeformableBodySolver* deformableBodySolver = new btDeformableBodySolver();

btDeformableMultiBodyConstraintSolver* sol = new btDeformableMultiBodyConstraintSolver();
sol->setDeformableSolver(deformableBodySolver);
m_solver = sol;

m_dynamicsWorld = new btDeformableMultiBodyDynamicsWorld(m_dispatcher, m_broadphase, sol, m_collisionConfiguration, deformableBodySolver);

1 初始化

1.1 新建软体对象

通过函数 btSoftBodyHelpers::CreateFromTetGenData(...) 建立了 btSoftBody 对象。新建及初始化 btSoftBody 的过程大致为：

（1） new 新的对象

（2）新建碰撞对象 btSoftBody::m_collisionShape = new btSoftBodyCollisionShape(this);

（3）添加软体对象中的节点 btSoftBody::m_nodes

在这个过程中，还会初始化软体对象的 CollisionObject 相关信息。

（4）根据四面体单元信息，向 btSoftBody 中添加四面体单元，线段等： psb->appendTetra(..) psb->appendLink(..) 。并初始化四面体单元的初始信息：

psb->initializeDmInverse();
psb->m_tetraScratches.resize(psb->m_tetras.size());
psb->m_tetraScratchesTn.resize(psb->m_tetras.size());

（5）生成软体的表面网格： btSoftBodyHelpers::generateBoundaryFaces(psb)

1.2 向仿真场景添加软体对象

通过函数 btDeformableMultiBodyDynamicsWorld::addSoftBody(..) 完成。主要做了以下几件事：（1）将软体对象存入 btDeformableMultiBodyDynamicsWorld::m_softBodies 中；（2）将仿真场景中的 softBodySolver 添加到该软体对象中，即 body->setSoftBodySolver(m_deformableBodySolver) ；（3）将该软体对象添加到碰撞检测场景中，即 btCollisionWorld::addCollisionObject(..)

1.3 向软体对象添加作用力

在该实例中，软体对象内有两种作用力：重力、N-H 弹性力。

btDeformableGravityForce* gravity_force =  new btDeformableGravityForce(gravity);
getDeformableDynamicsWorld()->addForce(psb, gravity_force);
        
btDeformableNeoHookeanForce* neohookean = new btDeformableNeoHookeanForce(30,100,0.05);
getDeformableDynamicsWorld()->addForce(psb, neohookean);

其中，函数 btDeformableMultiBodyDynamicsWorld::addForce(...) 做了两件事，一是将 force 对象添加到了 btDeformableMultiBodyDynamicsWorld::m_deformableBodySolver->m_objective->m_lf` 中，二是将 softBody 添加到了 force 对象中。