[Python] pyBox2D 사용 예제 - 5. pyGame + Box2D 기본 예제 (2)


pyGame에 pyBox2D를 결합한 두번째 예제 코드입니다.


import pygame
from pygame.locals import *
from Box2D import *
from Box2D.b2 import *

SCREEN_WD = 640
SCREEN_HT = 480
TARGET_FPS = 60
PPM = 20.0

screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WD, SCREEN_HT), 0, 32)
pygame.display.set_caption("PyBox2D_Example")
clock = pygame.time.Clock()

world = b2World(gravity = (0, -10), doSleep = True)

ground1BodyDef = b2BodyDef()
ground1BodyDef.position.Set(0, 0)
ground1Body = world.CreateBody(ground1BodyDef)
ground1Shape = b2PolygonShape()
ground1Shape.SetAsBox(50, 1)
ground1Body.CreateFixture(shape = ground1Shape)

box1BodyDef = b2BodyDef()
box1BodyDef.type = b2_dynamicBody
box1BodyDef.position.Set(30, 45)
box1BodyDef.angle = 15
box1Body = world.CreateBody(box1BodyDef)
box1Shape = b2PolygonShape()
box1Shape.SetAsBox(2, 1)
box1FixtureDef = b2FixtureDef()
box1FixtureDef.shape = box1Shape
box1FixtureDef.density = 1
box1FixtureDef.friction = 0.3
box1Body.CreateFixture(box1FixtureDef)

circle1BodyDef = b2BodyDef()
circle1BodyDef.type = b2_dynamicBody
circle1BodyDef.position.Set(20, 45)
circle1Body = world.CreateBody(circle1BodyDef)
circle1Shape = b2CircleShape()
circle1Shape.radius = 0.5
circle1FixtureDef = b2FixtureDef()
circle1FixtureDef.shape = circle1Shape
circle1FixtureDef.density = 1
circle1FixtureDef.friction = 0.3
circle1Body.CreateFixture(circle1FixtureDef)

timeStep = 1.0 / 60
velIters = 10
posIters = 10

colors = {
    staticBody  : (255,255,255,255),
    dynamicBody : (127,127,127,255),
}

def my_draw_polygon(polygon, body, fixture):
    vertices=[(body.transform*v)*PPM for v in polygon.vertices]
    vertices=[(v[0], SCREEN_HT-v[1]) for v in vertices]
    pygame.draw.polygon(screen, colors[body.type], vertices)
polygonShape.draw=my_draw_polygon

def my_draw_circle(circle, body, fixture):
    position=body.transform*circle.pos*PPM
    position=(position[0], SCREEN_HT-position[1])
    pygame.draw.circle(screen, colors[body.type], [int(x) for x in position], int(circle.radius*PPM))
circleShape.draw=my_draw_circle

running = True
while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            running = False
            continue
        if event.type == KEYDOWN and event.key == K_ESCAPE:
            running = False
            continue

    screen.fill((0, 0, 0, 0))

    for body in world.bodies:
        for fixture in body.fixtures:
            fixture.shape.draw(body, fixture)
                     
    world.Step(timeStep, velIters, posIters)
    pygame.display.flip()
    clock.tick(TARGET_FPS)

pygame.quit()
print("done")


여기서는 두개의 dynamic body를 떨어뜨리는데, 하나는 15도 만큼 회전시킨 박스이며, 또 하나는 원입니다.


박스에 회전 속성을 주는 코드는 다음과 같습니다.

box1BodyDef.angle = 15


박스를 그리는 작업은 my_draw_polygon 함수에서 원을 그리는 작업은 my_draw_circle 함수에서 처리됩니다.


원을 그리는 pygame 함수는 중심점 좌표와 반지름을 파라미터로 받는데 모두 integer 타입이어야 합니다. 중심점 좌표에 대해 polygon에서 처럼 좌표 변환을 한 후, integer로 변환을 하여 넘겨줍니다.

position=body.transform*circle.pos*PPM
position=(position[0], SCREEN_HT-position[1])
pygame.draw.circle(screen, colors[body.type], [int(x) for x in position], int(circle.radius*PPM))




,
[Python] pyBox2D 사용 예제 - 4. pyGame + Box2D 기본 예제 (1)


pyGame에 pyBox2D를 결합한 첫번째 예제 코드입니다.
import pygame
from pygame.locals import *
from Box2D import *
from Box2D.b2 import *

SCREEN_WD = 400
SCREEN_HT = 400
TARGET_FPS = 60
PPM = 20.0

screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WD, SCREEN_HT), 0, 32)
pygame.display.set_caption("PyBox2D_Example")
clock = pygame.time.Clock()

world = b2World(gravity = (0, -10), doSleep = True)

ground1BodyDef = b2BodyDef()
ground1BodyDef.position.Set(0, 1)
ground1Body = world.CreateBody(ground1BodyDef)
ground1Shape = b2PolygonShape()
ground1Shape.SetAsBox(50, 5)
ground1Body.CreateFixture(shape = ground1Shape)

box1BodyDef = b2BodyDef()
box1BodyDef.type = b2_dynamicBody
box1BodyDef.position.Set(10, 15)
box1Body = world.CreateBody(box1BodyDef)
box1Shape = b2PolygonShape()
box1Shape.SetAsBox(2, 1)
box1FixtureDef = b2FixtureDef()
box1FixtureDef.shape = box1Shape
box1FixtureDef.density = 1
box1FixtureDef.friction = 0.3
box1Body.CreateFixture(box1FixtureDef)

timeStep = 1.0 / 60
velIters = 10
posIters = 10

colors = {
    staticBody  : (255,255,255,255),
    dynamicBody : (127,127,127,255),
}

running = True
while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            running = False
            continue
        if event.type == KEYDOWN and event.key == K_ESCAPE:
            running = False
            continue

    screen.fill((0, 0, 0, 0))

    for body in (ground1Body, box1Body):
        for fixture in body.fixtures:
            shape = fixture.shape
            vertices = [(body.transform * v) * PPM for v in shape.vertices]
            vertices = [(v[0], (SCREEN_HT - v[1])) for v in vertices]
            pygame.draw.polygon(screen, colors[body.type], vertices)
                     
    world.Step(timeStep, velIters, posIters)
    pygame.display.flip()
    clock.tick(TARGET_FPS)

pygame.quit()
print("done")
전반적으로는 앞서 두개의 예제가 합쳐진 것이라고 볼 때 크게 다르지 않습니다.


주의할 부분은 Box2d의 객체들을 화면으로 그려주는 부분인데,


생성된 지면과 박스의 body 객체 각각에 대해 처리하도록 하면서,
    for body in (ground1Body, box1Body):
body 객체에 연결된 모든 fixture 객체에 대해 처리하도록 합니다.
    for fixture in body.fixtures:
fixture 객체에 연결된 shape 객체를 가져옵니다.
    shape = fixture.shape
Shape 객체 내의 정점 집합에 대해 body 객체 자체의 확대 배율(body.transform)과 미터당 포인트 비율(Point Per Meter, PPM)을 곱하여(Box2D 내부의 좌표 체계는 미터로 되어있음), 결과 또한 집합으로 얻습니다.
    vertices = [(body.transform * v) * PPM for v in shape.vertices]
Box2D 좌표계 상의 Y좌표는 위로 갈수록 커지고, pyGame 좌표계 상의 Y좌표는 아래로 갈수록 커지므로 이를 보정해줍니다. (v[0] : X 좌표, v[1] : Y좌표)
    vertices = [(v[0], (SCREEN_HT - v[1])) for v in vertices]
마지막으로 최종적으로 구해진 좌표 집합으로 polygon을 그리는데, 타입이 static이냐 dynamic이냐에 따라 다른 색으로 그려줍니다.
    pygame.draw.polygon(screen, colors[body.type], vertices)
,
다음 예제 코드는 pyGame 라이브러리를 사용하여 기본적인 화면 디스플레이를 수행하는 방법을 보여줍니다.


우선 화면의 크기를 설정하고, 타이틀바의 텍스트를 설정하고 메인 이벤트 루프로 들어갑니다.


루프 초기에서 몇가지 사소한 이벤트에 대해 처리해준 후에, 칙칙한 검은색으로 화면을 채우고, 조그만 상자를 하나를 그려줍니다.


마지막으로 눈깜박할 시간보다 작은 딜레이를 추가해 FPS(초당 프레임수)를 맞출 수 있는 코드를 추가합니다. 헷갈리지 말아야 할 점은 파라미터로 딜레이 시간이 아닌 목표로 하는 FPS 값이 들어간다는 점입니다.(TARGET_FPS)


이벤트는 닫기 버튼과 ESC 키에 대한 이벤트를 처리하고 있습니다. 이 신경 쓰이는 두가지 이벤트가 발생하면 루프를 빠져나가서 프로그램을 종료합니다.

import pygame
from pygame.locals import *

SCREEN_WD = 400
SCREEN_HT = 400
TARGET_FPS = 60

screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WD, SCREEN_HT), 0, 32)
pygame.display.set_caption("Pygame_Example")
clock = pygame.time.Clock()

running = True
while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == QUIT:
            running = False
            continue
        if event.type == KEYDOWN and event.key == K_ESCAPE:
            running = False
            continue

    screen.fill((0, 0, 0, 0))
    vertices = [(10, 10), (20, 10), (20, 20), (10, 20)]
    pygame.draw.polygon(screen, (0, 255, 0, 0), vertices)
    pygame.display.flip()
    clock.tick(TARGET_FPS)

pygame.quit()
print("done")


참고 사항

파일명을 pygame.py로 저장하지 않도록 주의합니다. pygame.py로 저장하면 다음과 같은 에러가 뜨면서 실행이 안 될 것입니다.

ModuleNotFoundError: No module named 'pygame.locals'; 'pygame' is not a package


<테스트 환경>
 - OS : Windows 7
 - Python 버전 : 3.6
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[Python] pyBox2D 사용 예제 - 2. Box2D 기본 예제


pyBox2D 첫번째 기본 예제입니다.


실행을 해보면 (0, 5) 좌표에 위치한 박스가 중력에 의해 지면을 향해 떨어져 지면에 부딧혀 멈출 때까지의 박스의 좌표가 출력됩니다. (무려 텍스트로!)

Box2D 자체에는 그래픽 표현 기능이 없으므로 좌표 계산만 해줍니다. 이것을 화면 상으로 표현하는 것은 이후의 예제를 통하여 알아보겠습니다.


from Box2D import *

world = b2World(gravity = (0, -10), doSleep = True)

ground1BodyDef = b2BodyDef()
ground1BodyDef.position.Set(0, 0)
ground1Body = world.CreateBody(ground1BodyDef)
ground1Shape = b2PolygonShape()
ground1Shape.SetAsBox(50, 1)
ground1Body.CreateFixture(shape = ground1Shape)

box1BodyDef = b2BodyDef()
box1BodyDef.type = b2_dynamicBody
box1BodyDef.position.Set(0, 5)
box1Body = world.CreateBody(box1BodyDef)
box1Shape = b2PolygonShape()
box1Shape.SetAsBox(1, 1)
box1FixtureDef = b2FixtureDef()
box1FixtureDef.shape = box1Shape
box1FixtureDef.density = 1
box1FixtureDef.friction = 0.3
box1Body.CreateFixture(box1FixtureDef)

timeStep = 1.0 / 60
velIters = 6
posIters = 2

for i in range(60):
    world.Step(timeStep, velIters, posIters)
    world.ClearForces()
    print(box1Body.position)


Box2D에서 어떤 물체는 body, fixture, shape 객체로 표현됩니다.


Body 객체

Body 객체는 어떤 물체를 표현하는 기본 객체로 위치, damping(감쇄율) 등의 정보가 저장됩니다. 다음과 같이 세가지 타입으로 나뉩니다.

  • Static body
  • Kinetic body
  • Dynamic body

Static body는 지면과 같이, 절대 움직이지 않는 물체를 나타내고, Kinetic body는 항상 일정한 속도로 움직이는 물체를(움직이는 배경), Dynamic body는 완전히 물리 법칙에 의해 그 움직임이 좌우되는 물체를 나타냅니다. Static, kinetic body 사이에서는 충돌이 일어나지 않으며, dynamic body는 static 혹은 kinetic body들과 충돌을 일으킬 수 있습니다.


Fixture 객체

Fixture 객체에는 density(밀도), friction(마찰력), resistitution(탄성력) 등의 정보를 담고, 물체의 모양을 나타내는 Shape 객체도 fixture 객체를 통해 연결됩니다. 하나의 body는 여러개의 fixture 객체를 가질 수도 있는데, 그 이유는 하나의 물체가 여러개의 모양, 매질이 결합된 형태일 수도 있기 때문이 아닐까하고 우선은 추정해봅니다.


Shape 객체

물체의 모양을 나타냅니다. Fixture 객체의 속성의 하나로서 body 객체에 연결됩니다.


아래와 같은 생성 관계를 잘 기억해두도록 합시다.


  • DLL 로딩 문제


첫줄의 from Box2D import * 실행시에 다음과 같은 에러가 나는 경우가 있는데,


ImportError: DLL load failed: 지정된 모듈을 찾을 수 없습니다.


Visual C++ 2010 Redistributable package가 설치가 안되서 발생하는 것이었습니다.

아래의 페이지에서 받은 후 설치해줍니다.


http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=5555



Dependency walker 라는 프로그램으로 <Python 설치 폴더>/Lib/site-packages/Box2D에 있는 _Box2D.pyd 파일을 열어보면 Box2D 라이브러리가 필요로하는 DLL들을 확인할 수 있습니다.


Dependency walker 사이트 : http://www.dependencywalker.com/


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[Python] pyBox2D 사용 예제 - 1. 환경 설정


여기서는 2D 물리엔진인 Box2D를 파이썬용으로 포팅한 pyBox2D에 관한 기본 예제 코드를 소개하고자 합니다.


우선 환경세팅부터 알아보겠습니다.


1. 테스트 플랫폼 : Windows XP


2. 설치할 프로그램 및 참고 자료


1) Python
  - 참고 사이트 : http://www.python.org
  - 사용 버전 : 2.7.5

2) pyBox2D
  - 참고 사이트 : https://code.google.com/p/pybox2d/
  - 사용 버전 : 2.3b0

  - 위 참고 사이트의 다운로드 탭으로 들어가서 Box2D-2.3b0.win32-py2.7.exe를 설치합니다.
  - 소스 파일인 Box2D-2.3b0.zip도 받습니다. 압축을 풀면 example 폴더 안에 샘플 코드들이 있으므로 더 자세한 샘플 코드가 필요할 경우 참고합니다.

3) pyGame
  - 참고 사이트 : http://www.pygame.org
  - 사용 버전 : 1.9.1

  - 샘플 프로그램에서 그래픽 디스플레이를 위해 사용되는 라이브러리입니다.

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