如何将弹簧质点系统布料的粒子投影到立方体表面？

好问题！球体的碰撞投影确实省心，因为球面到中心的距离处处相等，但立方体的面是平面，每个轴方向的边界是固定范围，咱们得换个思路来处理。

首先假设你的立方体是轴对齐的（这是最常见的情况，毕竟你只给出了中心和边长），下面是具体的实现思路和代码：

核心思路 #

1. 先计算立方体的边界范围：
   • 半边长 = 边长 / 2.0f，这是立方体中心到每个面的垂直距离
   • 最小边界：中心坐标在三个轴上分别减去半边长
   • 最大边界：中心坐标在三个轴上分别加上半边长
2. 对每个粒子，先判断它是否在立方体内（x、y、z坐标都落在最小/最大边界之间）
3. 如果粒子在内部，计算它到立方体6个面的距离，找到最近的那个面
4. 将粒子沿着垂直于该面的方向移动，直到贴合到表面上

代码实现 #

和你之前的球体碰撞函数风格保持一致，代码如下：

void cubeCollision(const Vec3 center, const float sideLength) {
    float halfSize = sideLength / 2.0f;
    Vec3 minBounds = center - Vec3(halfSize, halfSize, halfSize);
    Vec3 maxBounds = center + Vec3(halfSize, halfSize, halfSize);

    for (auto& particle : particles) { // 用范围for更简洁，也可以保留你的迭代器写法
        Vec3 pos = particle.getPos();
        // 判断粒子是否在立方体内
        if (pos.x >= minBounds.x && pos.x <= maxBounds.x &&
            pos.y >= minBounds.y && pos.y <= maxBounds.y &&
            pos.z >= minBounds.z && pos.z <= maxBounds.z) {
            
            // 计算粒子到每个面的距离
            float distLeft = pos.x - minBounds.x;
            float distRight = maxBounds.x - pos.x;
            float distBottom = pos.y - minBounds.y;
            float distTop = maxBounds.y - pos.y;
            float distBack = pos.z - minBounds.z;
            float distFront = maxBounds.z - pos.z;

            // 找到最近的面（最小的距离）
            float minDist = std::min({distLeft, distRight, distBottom, distTop, distBack, distFront});

            // 将粒子偏移到最近的表面
            if (minDist == distLeft) {
                particle.offsetPos(Vec3(-distLeft, 0.0f, 0.0f));
            } else if (minDist == distRight) {
                particle.offsetPos(Vec3(distRight, 0.0f, 0.0f));
            } else if (minDist == distBottom) {
                particle.offsetPos(Vec3(0.0f, -distBottom, 0.0f));
            } else if (minDist == distTop) {
                particle.offsetPos(Vec3(0.0f, distTop, 0.0f));
            } else if (minDist == distBack) {
                particle.offsetPos(Vec3(0.0f, 0.0f, -distBack));
            } else if (minDist == distFront) {
                particle.offsetPos(Vec3(0.0f, 0.0f, distFront));
            }
        }
    }
}

注意事项 #

• 这个代码默认立方体是轴对齐的，如果你的立方体是旋转过的（OBB），那需要用更复杂的碰撞检测方法（比如计算粒子到立方体每个面的距离，找到最近的面并投影），但这种情况需要额外提供立方体的旋转信息。
• 如果你想优化性能，可以提前计算好minBounds和maxBounds，不用每次循环都重新计算（不过函数调用一次计算一次也没问题）。
• 范围for循环for (auto& particle : particles)比迭代器写法更简洁，如果你习惯用迭代器，替换成原来的写法也完全可以。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Odai Mohammed