[OpenGL] 중력 시뮬레이션 공 운동 하기

 

 

OpenGL과 GLFW를 이용해서 간단한 물리 기반의 공 운동 시뮬레이션을 해봤다.

공부한 김에 겸사겸사~

중력 영향을 받아서 바닥으로 떨어지고 바닥에 닿으면 반동 효과를 적용해 다시 위로 튕겨 오르는 두 개의 공을 화면으로 출력하는 간단한 예제이다.

 

기본 설정

그냥 혹시나 따라하는 사람이 있을까 해서 추가해본 윈도우 초기화 관련 내용이다.

윈도우의 크기를 설정하고 GLFW를 이용해 윈도우를 생성한다

GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(WIDTH, HEIGHT, "ball simulation", NULL, NULL);
glfwMakeContextCurrent(window);

 

OpenGL의 뷰포트를 설정하고, 투영 행렬을 정의한다.

이 예제에서는 2D 투영을 사용해서 -1에서 1까지의 좌표계를 설정한다.

glViewport(0, 0, WIDTH, HEIGHT);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrtho(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

 

 

물리 시뮬레이션 구현

공의 움직임을 시뮬레이션하기!

공은 중력의 영향을 받아서 아래로 떨어지고 바닥에 닿으면 반동 효과를 적용해 튀어 오르게 된다.

const float GRAVITY = -9.81f;
const float BOUNCE_DAMPING = 0.7f;
const float FLOOR_Y = -0.9f;

struct Ball 
{
    float x, y;
    float radius;
    float velocityY;
};

Ball ball1 = { -0.3f, 0.5f, 0.1f, 0.0f };
Ball ball2 = { 0.3f, 0.7f, 0.1f, 0.0f };

 

공의 위치와 반지름, 속도 등을 포함한 'Ball' 구조체를 하나 추가해 준다.

 

시간에 따라 공의 속도랑 위치를 업데이트 하는 'updateBall' 함수로 물리 설정이 시뮬레이션된다.

중력 가속도를 속도에 더하고, 속도를 이용해서 공의 위치를 업데이트한다.

만약 공이 바닥에 닿으면 반동 계수를 적용해 공의 속도를 반전시킨다.

void updateBall(Ball &ball, float deltaTime) 
{
    ball.velocityY += GRAVITY * deltaTime;
    ball.y += ball.velocityY * deltaTime;

    if (ball.y - ball.radius <= FLOOR_Y) 
    {
        ball.y = FLOOR_Y + ball.radius;
        ball.velocityY = -ball.velocityY * BOUNCE_DAMPING;
    }
}

 

 

공 그리기

'drawBall' 함수는 공의 중심점에서 시작해서 반지름을 기준으로 원을 그린다.

void drawBall(Ball ball) 
{
    glBegin(GL_TRIANGLE_FAN);
    glVertex2f(ball.x, ball.y);
    for (int i = 0; i <= 100; i++) 
    {
        float theta = (float)i / 100.0f * 2.0f * 3.14159f;
        float dx = ball.radius * cosf(theta);
        float dy = ball.radius * sinf(theta);
        glVertex2f(ball.x + dx, ball.y + dy);
    }
    glEnd();
}

 

 

메인 루프

마지막으로 루프에서 공의 움직임을 업데이트하고 화면에 그리는 작업을 반복한다.

화면은 매 프레임마다 지워지고 두 개의 공이 각각 빨간색과 파란색으로 그려진다.

while (!glfwWindowShouldClose(window)) 
{
    float currentTime = glfwGetTime();
    static float lastTime = 0.0f;
    float deltaTime = currentTime - lastTime;
    lastTime = currentTime;

    updateBall(ball1, deltaTime);
    updateBall(ball2, deltaTime);

    glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

    glLoadIdentity();
    glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
    drawBall(ball1);
    glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
    drawBall(ball2);

    glfwSwapBuffers(window);
    glfwPollEvents();
}