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/*
* Simple Mechanics Simulator (SiMS)
* copyright (c) 2009 Jakob Odersky
* made available under the MIT License
*/
package sims.dynamics
import sims.geometry._
import sims.collision._
import sims.dynamics.joints._
import scala.collection.mutable._
/**Eine Welt enthaelt und Simuliert ein System aus Koerpern und Verbindungen.*/
class World {
/**Zeitschritt in dem diese Welt die Simulation vorranschreiten laesst.*/
var timeStep: Double = 1.0 / 60
/**Anzahl der Constraint-Korrekturen pro Zeitschritt.*/
var iterations: Int = 10
/**Schwerkraft die in dieser Welt herrscht.*/
var gravity = Vector2D(0, -9.81)
/**Alle Koerper die diese Welt simuliert.*/
val bodies = new ArrayBuffer[Body]
/**Alle Verbindungen die diese Welt simuliert.*/
val joints = new ArrayBuffer[Joint]
/**Ueberwachungsfunktionen fuer Koerper.
* <p>
* Das erste Element des Tuples ist die Ueberschrift und das zweite Element, der Wert.*/
val monitors = new ArrayBuffer[(String, Body => String)]
/**Kollisionsdetektor dieser Welt.*/
val detector: Detector = new GridDetector(this)
/**Warnung wenn Koerper schneller als Lichtgeschwindigkeit.*/
var overCWarning = false
/**Kollisionerkennung.*/
var enableCollisionDetection = true
/**Positionskorrekturen.*/
var enablePositionCorrection = true
/**Die minimale, nicht als null geltende Geschwindigkeit.*/
var minLinearVelocity: Double = 0.0001
/**Die minimale, nicht als null geltende Winkelgeschwindigkeit.*/
var minAngularVelocity: Double = 0.0001
/**Ergibt alle Formen aus allen Koerpern in dieser Welt.*/
def shapes = for (b <- bodies; s <- b.shapes) yield s
/**Fuegt dieser Welt einen Koerper hinzu.*/
def +=(body: Body) = bodies += body
/**Fuegt dieser Welt eine Verbindung hinzu.*/
def +=(joint: Joint): Unit = joints += joint
/**Fuegt dieser Welt ein vorangefertigtes System vaus Koerpern und Verbindungen hinzu.*/
def +=(p: prefabs.Prefab): Unit = {
for (b <- p.bodies) this += b
for (j <- p.joints) this += j
}
def ++=(bs: Seq[Body]) = for(b <- bs) this += b
/**Entfernt den gegebenen Koerper aus dieser Welt.*/
def -=(body: Body): Unit = bodies -= body
/**Entfernt die gegebene Verbindung aus dieser Welt.*/
def -=(joint: Joint): Unit = joints -= joint
/**Entfernt das gegebene System aus Koerpern und Verbindungen aus dieser Welt.*/
def -=(p: prefabs.Prefab): Unit = {
for (b <- p.bodies) this -= b
for (j <- p.joints) this -= j
}
def --=(bs: Seq[Body]) = for(b <- bs) this -= b
/**Entfernt alle Koerper, Verbindungen und Ueberwachungsfunktionen dieser Welt.*/
def clear() = {joints.clear(); bodies.clear(); monitors.clear()}
/**Aktuelle Zeit in Sekunden dieser Welt. Nach jedem Zeitschritt wird die Zeit erhoeht.*/
var time: Double = 0.0
/**Simuliert einen von <code>timeStep</code> angegebenen Zeitschritt.
* Ihre Aufgabe ist es die Koerper dieser Welt so zu simulieren wie diese sich in einer Welt mit den gegebenen
* Bedingungen verhalten wuerden.
* <p>
* Der Zeitschritt wird in folgenden Phasen ausgefuehrt:
* <ol>
* <li>Kraefte wirken auf die Koerper (z.B Schwerkraft, andere Kraftfaehige Objekte).</li>
* <li>Beschleunigungen werden integriert.</li>
* <li>Geschwindigkeiten werden korrigiert.</li>
* <li>Geschwindigkeiten werden integriert.</li>
* <li>Positionen werden korrigiert.</li>
* <li>Die Methode <code>postStep()</code> wird ausgefuehrt.</li>
* </ol>*/
def step() = {
time += timeStep
//Kraftobjekte
for (j <- joints) j match {case f: ForceJoint => f.applyForce; case _ => ()}
//integriert v
for (b <- bodies) {
val m = b.mass
b.applyForce(gravity * b.mass)
val a = b.force / b.mass
val alpha = b.torque / b.I
b.linearVelocity = b.linearVelocity + a * timeStep
b.angularVelocity = b.angularVelocity + alpha * timeStep
}
//korrigiert v
for (i <- 0 until iterations){
for(c <- joints) c.correctVelocity(timeStep)
if (enableCollisionDetection) for (c <- detector.collisions) c.correctVelocity(timeStep)
}
//integriert pos
for (b <- bodies) {
//warning when body gets faster than speed of light
if (b.linearVelocity.length >= 300000000) overCWarning = true
if (b.linearVelocity.length < minLinearVelocity) b.linearVelocity = Vector2D.Null
if (b.angularVelocity.abs < minAngularVelocity) b.angularVelocity = 0.0
b.pos = b.pos + b.linearVelocity * timeStep
b.rotation = b.rotation + b.angularVelocity * timeStep
b.force = Vector2D.Null
b.torque = 0.0
}
//korrigiert pos
if (enablePositionCorrection) for (i <- 0 until iterations){
for (c <- joints) c.correctPosition(timeStep)
if (enableCollisionDetection) for (c <- detector.collisions) c.correctPosition(timeStep)
}
postStep()
}
/**Wird nach jedem Zeitschritt ausgefuehrt.*/
def postStep() = {}
/**Ergibt Informationen ueber diese Welt.*/
def info = {
"Bodies = " + bodies.length + "\n" +
"Shapes = " + shapes.length + "\n" +
"Joints = " + joints.length + "\n" +
"Collisions = " + detector.collisions.length + "\n" +
"Monitors = " + monitors.length + "\n" +
"Gravity = " + gravity + "m/s^2\n" +
"Timestep = " + timeStep + "s\n" +
"Time = " + time + "s\n" +
"Iterations = " + iterations
}
}
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