Bullet 学习笔记之 软体仿真流程（二） 碰撞检测

下面梳理 Bullet Physics 中关于软体的碰撞检测流程及算法。

在 Bullet Physics 中，涉及软体的碰撞检测主要由函数 btDiscreteDynamicsWorld::performDiscreteCollisionDetection() 和函数 btDeformableRigidDynamicsWorld::softBodySelfCollision() 完成。

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1、碰撞检测类型

涉及软体的碰撞检测，其类型主要包括如下：

enum _
{
	RVSmask = 0x000f,  ///Rigid versus soft mask
	SDF_RS = 0x0001,   ///SDF based rigid vs soft
	CL_RS = 0x0002,    ///Cluster vs convex rigid vs soft
        SDF_RD = 0x0003,   ///DF based rigid vs deformable
        SDF_RDF = 0x0004,   ///DF based rigid vs deformable faces

	SVSmask = 0x00F0,  ///Rigid versus soft mask
	VF_SS = 0x0010,    ///Vertex vs face soft vs soft handling
	CL_SS = 0x0020,    ///Cluster vs cluster soft vs soft handling
	CL_SELF = 0x0040,  ///Cluster soft body self collision
        VF_DD = 0x0050,    ///Vertex vs face soft vs soft handling
	/* presets	*/
	Default = SDF_RS,
	END
};

分为 “刚体 vs 软体” 和 “软体 vs 软体” 两类，又细分为不同的算法。其算法定义在 btSoftColliders 中。通过 btSoftBody.cpp 可知，仅实现了 fCollision::SDF_RS（SDF based rigid vs soft）、 fCollision::CL_RS（Cluster vs convex rigid vs soft）、 fCollision::SDF_RD（DF based rigid vs deformable） 三种碰撞检测。

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2、碰撞检测信息

在 btSoftBody 中，碰撞所需要的信息，主要涉及以下成员变量：

// m_leaf 存在与 Feature 中
btDbvtNode* m_leaf;  // Leaf data

btVector3 m_bounds[2];             // Spatial bounds
bool m_bUpdateRtCst;               // Update runtime constants
btDbvt m_ndbvt;                    // Nodes tree
btDbvt m_fdbvt;                    // Faces tree
btDbvt m_cdbvt;                    // Clusters tree

btAlignedObjectArray<btVector3> m_quads; // quadrature points for collision detection

在软体的碰撞检测中，是通过建立类型为 btDbvt 的数据结构，从而实现快速碰撞检测的。它由 btDbvtNode 组成树状结构。官方表述为：a fast dynamic bounding volume tree based on axis aligned bounding boxes (aabb tree)
在 Node Face Tetra 等特征（Feature）中，均包含 btDbvtNode* m_leaf 信息。在软体初始化阶段，插入 Node Face Tetra 等时，都会将相应的 btDbvtNode 插入到相应的 btDbvt 中。

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3、碰撞检测函数

执行碰撞检测是由函数 btSoftBody::defaultCollisionHandler(..) 完成。具体内容，是在 btSoftColliders 类中完成。

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4、碰撞检测结果

碰撞检测得到的结果，存放在 btSoftBody 的成员函数中，如下：

btAlignedObjectArray<DeformableNodeRigidContact> m_nodeRigidContacts;
btAlignedObjectArray<DeformableFaceNodeContact> m_faceNodeContacts;
btAlignedObjectArray<DeformableFaceRigidContact> m_faceRigidContacts;
tSContactArray m_scontacts;        // Soft contacts

（这儿有个小小的疑问。刚体与软体的碰撞，在刚体中，会不会也有一份存储呢？）

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5、碰撞检测流程

碰撞检测的流程，应该包括 初始化 、状态更新 、 检测 、结果处理 等几个步骤。具体细节如下：

5、1 初始化

5、2 状态更新

5、3 检测

5、4 结果处理

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小结