jasu's blog

APE의 RectangleParticle 클래스를 이용해서 파티클을 생성하고 등록할 경우에는 자체 rotation (angle) 표현을 하지 못한다. 이는 CircleParticle의 경우도 같다. 하지만 CircleParticle을 상속하고 있는 WheelParticle의 경우에는 자체 angle값을 가지고 있어서 마찰과 각도에 따라서 자체 회전을 하게 된다. 아래 실험한 오브젝트의 경우도 WheelParticle을 통해서 생성한 오브젝트들이기 때문에 회전이 가능하다.

화면에서 마우스를 down한 상태에서 시간의 흐름에 따라 원형의 크기가 커지는데 Max 값은 반지름 80으로 한정하였다. 생성한 오브젝트를 MouseDown and Drag하면 힘의 방향을 바꿀 수 있으며 MouseUp을 하게 되면 마우스 포인트와의 SpringConstraint를 removeConstraint를 실행하여 연결을 끊어 주었다. 이러한 형태는 앙드레 미쉘이 만들고 있는 Revive의 엔진 자체에 있는 마우스 이벤트와 비슷하지만 구현 방법은 아마 다를 듯싶다.

오브젝트가 없는 화면에서 위에서 생성한 방법으로 생성할 수 있는 오브젝트의 개수는 10개로 한정하였다. 생성한 모든 오브젝트들은 서로 collision이 가능하다.(외벽 또한 그러함) 8개로 오브젝트를 한정한 이유는 오브젝트가 많으면 지누 컴이 뻑난다.(쿠쿠)

이러한 형태를 어디에 쓸 수 있을 지는 생각해 봐야겠다. 원래 이런 형태로 테스트 하려고 했던 것은 아니었는데 하다 보니…

원래 하려고 했던 것은 위에서 언급했던 것과 같이 RectangleParticle의 경우 자체 angle이 지원되지 않아서 중력에 의해서 외부의 충격을 받았을 때 WheelParticle처럼 회전을 하지 못한다는 것을 고민하다가 APE 제작자 alec cove와 APE를 사용하는 kiosk(키오스크 작업을 하는지 이름이 그러한지 모르겠다.) 와의 대화를 보고 알게 되었다. 방법은 아래와 같다.

4면에 대한 충돌과 각도에 따라 회전이 가능한 사각형의 오브젝트를 만들 때는 4점이 되는 모서리 부분에 CircleParticle을 생성하고 그 모서리의 외각선을 따라 각각 4개의 SpringConstraint로 연결해 준다. 이렇게만 하면 4점이 모두 연결 되었으나 외각선에 따라 연결되었기 때문에 충격을 받으면 쓰러지듯이 퍼져버린다. 이를 방지하기 위해서 모서리 4개 중에서 대각선으로 마주보는 CircleParticle들을 연결하는 2개의 SpringConstraint로 연결하되, 그 연결은 non-collidable springs 이어야 한다는 점이다.

위와 같은 방법으로 Group에 추가하면 사각형이 생기고 그 사각형 안에 X자 모양의 두 개의 선이 대각선으로 연결된 모양이 된다. 이렇게 만들어지면 외부의 충격이나 중력에 의해서 다른 그룹에 있는 particle들과의 충돌에 의해서 각도와 좌표가 바뀌는 CustomRectangleParticle을 생성할 수 있다. 이런 방법으로 사각형뿐만 아니라 다각형들도 연결을 통해서 생성할 수가 있다.

그러데 하다 보니 문제가 좀 있다. 4개의 모서리에 있는 CircleParticle의 크기를 작게 할 경우 SpringConstraint도 함께 무게가 실리지 않아서 다른 오브젝트와 충돌했을 때 그 안쪽으로 collision된 오브젝트들이 뚫고 들어온다는 점이다. 엔진의 계산 값이 벗어 났을 때는 오류가 발생한다. 이는 좀더 고민해 봐야겠다.

APE UML 자료를 찾아보려고 하였으나 공개된 UML자료가 없어서 클래스를 토대로 임의로 만들어 놓았다. 위 이미지는 APE의 클래스 명으로 표기한 기본적인 class diagram이다. 아직 APE의 클래스 관계가 제대로 파악되지 않아서 generalization과 realization  관계만을 표시해 놓았다. 위 이미지는  클래스명으로만 간략하게 표시해 놓았지만 아래 파일은  각 클래스에 있는 attribute와 operation도 포함해 놓았으니 ape를 분석하시는 분에게는 도움이 될 듯 싶다. exe파일로 퍼블리시 해 놓았는데 예전에 AS3 API 계층 구조도를 만들 때 사용했던 소스를 그대로 사용하였다.

물리엔진을 이용한 벽돌깨기 게임이 있어 소개한다. 쉐어웨어로 일정한 스테이지 까지는 게임이 가능하니 받아서 한번 해보길 바란다. 기본적인 벽돌깨기 게임과 비슷하지만 오브젝트들의 움직임이 예술이다.

SPE(Simple Physics Engine) 라는 물리엔진인데 전혀 심플하지 않은 것 같다. 언어가 생소한데 무슨 언어인지는 잘 모르겠다... 아무튼 데모로 제공하고 있는 자료가 있어서 다운 받아서 실행해 봤는데 퍼포먼스가 엄청나다 이런 퍼포먼스가 웹상에서 지원이 된다면 엄청난 변화가 일어나지 않을까 싶다.

그 변화의 주축이 플래시라면... 앞으로의 기술 발전에 따라 충분히 가능한 일이 되지 않을 까 싶다. 자료를 다운 받아서 실행하면 바로 데모를 볼 수 있는데 시간 있는 분들은 한번 받아서 즐겨 보시길....

APE의 code repository에 보니 다운로드로 제공하고 있는 소스 파일 이외에 3개의 클래스가 은근슬적 추가된 것을 알게 되었다. 3개의 클래스는 IForce, VectorForce, CollsionEvent 이 세개의 클래스다. Force관련 추가된 클래스는 장력에 관련된 클래스를 제공하기 위해 만들어 놓았는데 기존에는

APEngine.addMasslessForce(new Vector(0,3));

형태로 Vector 클래스를 사용하였으나 이와 구분되는 VectorForce를 통해서

APEngine.addForce(new VectorForce(false,0,3));

이러한 형태로 사용하게 되었다. 추가된 VectorForce는 APEngine 클래스의 internal static Array 변수 forces에 등록됨으로써 중력에 관련하여 복합적으로 적용이 가능하게 되었다.  

CollsionEvent 클래스는 충돌을 체크하기 위해 Event 클래스를 확장하여 만들어 놓았다. 이는 AbstractItem 클래스를 확장하고 있는 클래스에 대한 충돌을 이벤트처리하기 위해 만들어져 있다. 실제로 code repository에 있는 AbstractItem 클래스는 EventDispatcher를 상속하고 있다. CollsionEvent에는 아래와 같은 이벤트타입이 있다.

public static const COLLIDE:String = "collide";
public static const FIRST_COLLIDE:String = "firstCollide";

COLLIDE는 충돌이 발생할 때마다 매번 dispatch 하며 FIRST_COLLIDE는 처음 충돌이 발생한 시점에서 한번만 dispatch하게 된다.

이 이벤트 처리는 Flade에서 지원하던 충돌 관련 기능을 추가한 것이다. 이로서 Flade에서 지원하던 대부분의 기능은 APE에 포함된 것으로 보이며 앞으로 오브젝트에 관련된 클래스들이 추가 될 것으로 기대된다.

며칠 동안 2D 물리엔진을 검토 테스트해 보고 가장 알려져 있는 3가지 물리엔진에 대한 개인적인 생각을 적어 볼까 한다. 깊이 있게 테스트해보지 않은 관계로 자세한 부분까지 이야기 할 수는 없을 것 같고 개인적으로 테스트해본 결과에 대한 짧은 생각을 정리해 본다. 좀더 깊이 있는 테스트는 각자 관련 사이트에서 소스를 다운 받아서 테스트 해 보길 바란다.











3대 Physics Engine 정리

타이틀	APE	Revive	Fisix
제작	MIT(Alec Cove)	Andre michelle	Fisix 회사
라이센스	LGPL	Free	Free(제한적)
규모	소	중	대
API 문서	Directory Listing Denied	다운로드 한 소스로부터	Adobe Flex2 Language Reference
특징	Simple	고속, 정확	다기능
표현 범위	정방형 파티클 등	베이지어곡석 표면 처리 등	로프, 프렉탈, 지형 등
테스트 예	APE	Revive	Fisix

 

APE

먼저 처음 접했던 것은 APE 물리엔진이었다. 이것은 AS2 버전으로 이미 알려졌던 Flade 엔진을 AS3로 고치면서 새롭게 APE라는 이름으로 나오게 되었다. 위 3개의 엔진 중에 가장 심플한 클래스 구조를 가지고 있다. 19개의 클래스 중에 public 클래스는 불과 12개 밖에 되지 않기 때문에 소스를 분석하는데도 그리 어렵지 않을 것 같다.

아직 AS2버전에 있던 기능들을 모두 APE에 적용한 상태는 아니기 때문에 앞으로 버전업을 통해서 추가될 것으로 기대된다. 기본적으로 정방형 형태와 파티클 형태인 원들을 만들 수가 있는데 wheel과 같이 자동차 바퀴와 같은 파티클을 통해서 역학운동 표현이 가능하다.

그러나 아직까지 많은 기능을 포함하고 있지 않기 때문에 표현의 범위가 적다. 다각형을 표현할 경우 파티클들의 조합으로 가능할 것으로 생각되지만 실질적인 클래스를 지원하고 있지 않기 때문에 파티클들을 extends 해서 사용할 필요가 있다.

하지만 비교적 간단한 방법으로 표현이 가능하기 때문에 사용상에 어려움은 없다. API 문서를 지원하지만 원본 소스를 직접 보고 테스트 해보는 것이 도움이 될 것 같다.

 
Revive

Revive는 두 번째로 접하게 된 물리 엔진이다. 2005, 2006 MAX conference에도 스피커로 참여했던 Andre michelle이 만든 엔진이다. Revive의 경우는 베이지어 곡선 처리가 가능하여 surface 표현할 때 곡선처리가 가능하다. 물리엔진의 계산 표현이 비교적 정교하여 움직임이 매끄럽고 속도가 빠르다. 마우스 이벤트에 대해 기본적으로 제공하고 있기 때문에 약간의 확장을 통해서 마우스를 통한 인터렉션이 자유롭다.

엔진의 API문서는 제공되고 있지 않으며 소스코드에 있는 몇 개의 샘플을 통해서 충분히 손쉽게 사용해 볼 수 있다. 다운 받은 엔진의 소스를 그대로 사용할 경우 몇 가지 error를 발견할 수 있는데 이는 단순한 package의 import를 하지 않은 것이기 때문에 필요한 package를 import하여 사용해야 한다. 이는 아무래도 앙드레미쉘이 class path를 default로 설정해 놓은 상태에서 클래스를 저장하여 에러를 발견하지 못한 듯 싶다.

Revive도 파티클의 조합으로 다각형을 표현해 볼 수 있는데 경계가 되는 파티클들이 범위를 벗어났을 때 약간을 오류가 발생하고 있어서 다각형의 경우는 새로운 기능이 확장되어야 할 듯 싶다. 이 문제로 Revive package 외에 physics package를 만들어 놓았는데 physics 패키지에서는 경계 부분의 오류를 바로잡은 다각형을 지원하고 있다. 하지만 클래스 자체가 사용하기 용이하게 제작되어 있지 않은 관계로 앞으로 업데이트에 기대를 가져봐야 할 것 같다.

 
클래스 구조

* de/
    o popforge/
        + revive/

                      # application/ - 어플리케이션
                            * SceneContainer.as – 뷰어
                            * Simulation.as - 물리 엔진

                      # display/ - 표시
                            * ExtDrawAPI.as – Graphics을 사용하고 호를 그리는 확장
                            * IDrawAble.as – 표시오브젝트 관련 Interface

                      # forces/ - 힘
                            * FixedSpring.as - 고정 용수철
                            * IForce.as - 힘을 가지는 오브젝트를 위한 Interface
                            * Spring.as - 용수철

                      # geom/ - 지오메트리
                            * BezierCubic.as – 3 베이지어곡선
                            * BezierQuadric.as - 4 베이지어곡선
                            * BoundingBox.as - 바운딘
                            * ICurve.as - 곡선을 위한 Interface
                            * Vector.as - 2 차원 벡터

                      # member/ - 물체
                            * Immovable.as - 움직이지 않는 물체의 base class
                            * ImmovableBezierQuadric.as - 움직이지 않는 4 베이지어곡선
                            * ImmovableCircleInner.as - 움직이지 않는 원
                            * ImmovableCircleInnerSegment.as - 움직이지 않는 호
                            * ImmovableCircleOuter.as - 움직이지 않는 원
                            * ImmovableCircleOuterSegment.as - 움직이지 않는 호
                            * ImmovableGate.as
                            * ImmovableGroup.as - 움직이지 않는 그룹
                            * ImmovablePoint.as - 움직이지 않는 점
                            * Movable.as - 움직이는 물체의 base class
                            * MovableCircle.as - 움직이는 원
                            * MovableParticle.as - 움직이는 점
                            * MovableSegment.as - 움직이는 선

                      # resolve/
                            * DynamicIntersection.as - 동적 접점
                            * IDynamicIntersectionTestAble.as - 동적인 접점을 테스트하는Interface
                            * IResolvable.as

        + surface/ - 인터페이스

                      # display/ - 표시
                            * DefaultTextFormat.as - 이 라이브러리의 디폴트 텍스트 포맷
                            * FPSCounter.as - FPS 카운터

                      # io/ - IO
                            * PopKey.as – 키 코드 상태를 관리
                            * PopMouse.as - mouse button의 상태를 관리

                      # valuation/ -
                            * Potentiometer.as – 미터

Fisix

Fisix 엔진은 0.5 alpha버전으로 공개되어 있으나 위의 APE, Revive 보다 많은 기능을 포함하고 있다. 소스를 다운로드 하면 API문서, 라이브러리, 샘플 6개와 나머지 라이선스와 관련된 텍스트 파일을 볼 수 있다. Public 클래스는 47개 정도 되어 꽤 많은 기능을 제공하고 있다. as파일은 없으며 swc 파일만을 배포하고 있는 듯 하다.

제공하는 샘플
* Example1 … 타이머, 엔진 표현, 직선 표면 1 개, 차 바퀴
* Example2 … ENTER_FRAME , 엔진 표현, 차 바퀴
* Example3 … ENTER_FRAME , 엔진 표현, 용수철, 마우스 interaction
* Example4 … 숫자 키1 ~4 ,5 ~6 모드 변환, 파티클의 자동 삭제
* Example5 … 로프, SWF 부품(타이어)
* Example6 … 유모차

Fisix 엔진의 경우는 직접적으로 많이 접해보지 않았기 때문에 다음 기회에 포스트해 보도록 하겠다.

3개 엔진을 접해본 결과 결과적으로 기능적인 면에서는 Fisix가 우위를 점하고 있다고 하겠다. 또한 커뮤니티 사이트도 비교적 활발하게 운영되고 있는 것을 높이 평가할 만 하다. 하지만 구체적은 클래스 구조를 탐구하기 어려운 부분이 있고 다기능으로 인한 클래스 구조의 복잡함은 응용에 있어서 까다로운 부분이 없지 않다.

APE의 경우는 Flade 엔진을 개선한 부분도 있으나 아직까지 많은 기능을 포함하고 있지 않기 때문에 응용 과정에서 기존의 클래스를 확장하여 가공할 필요가 있다. 하지만 기본적으로 원본 클래스를 가공하여 사용하는 것은 라이센스의 규약에 있어서 문제가 될만한 것이기 때문에 기존의 클래스를 가공하기 보다는 확장을 통해서 기능을 추가해 사용해야 할 것으로 보인다.

클래스 구조가 비교적 단조롭기 때문에 물리엔진 보다는 잘 짜여진 클래스 구조를 공부하는데 도움이 될만한 자료라고 생각된다.

Revive의 경우는 앙드레미쉘의 개인적인 성향이 강한 물리엔진이기 때문에 약간의 범용적이지 않은 부분도 보이지만 엔진으로서의 가치와 앞으로 문제점을 보완한다면 충분히 좋은 엔진이 될 것으로 기대된다. 개인적으로는 physics 패키지와 revive 패키지를 적절히 접목하여 좀더 구체적이고 단단한 물리엔진을 만들면 좋을 것 같다.

physics와 revive 패키지를 분석해 본 결과 세밀한 코드 자체에는 비슷한 부분이 있지만 전체적인 흐름(구조)에서는 다른 형태를 가지고 있어서 이 둘을 하나로 혼합하기에는 적지 않은 시간과 생각이 필요할 듯 싶다. 하지만 앙드레미쉘의 열정이라면 언젠가는 지금보다 바람직한 물리엔진을 만들어 내지 않을까 기대해 본다.

위 3개의 물리엔진에서 어떤 것이 좋고 어떤 것이 나쁘다는 결론은 내리기 어렵다. 3개의 물리엔진 모두 진화과정에 있기 때문에 앞으로의 업데이트 과정을 지켜봐야 할 듯 싶다. 물리엔진이라는 것이 기본적인 파티클을 통해서 재미적인 결과물을 보기 위한 목표가 될 수 없기 때문에 응용에 있어서 사용하기 편하고 안정성이 높은 것이 높은 점수를 받을 수 밖에 없다