// // FractureLib.h:共享碎裂库(自 WallFracture.cpp 提取,行为逐行保持)。 // // 碎裂语义 = 玻璃/陶瓷式("碎掉"),非爆炸飞散,碎片几何 = 2D // Voronoi 分割: // 碎裂瞬间在面上撒种子点(命中点周边加密 → 孔洞周围碎片小、 // 远处碎片大,玻璃碎的典型分布),对每颗种子做垂直平分线半平面 // 交集得到不规则凸多边形 cell,沿面厚挤出成凸棱柱——碎片在碎裂 // 前一刻完美拼合原面,碎开后沿裂纹分离。碰撞形状不走 Box,直接 // 用 MeshCollider(Dynamic → Jolt ConvexHull,数据源 = 网格 CPU // 位置副本,PhysicsWorld::BuildMeshShape)→ 不规则碎片连碰撞体 // 都是真的,落地翻滚/堆积接触自然。 // // 初速 = 径向 × 距离指数衰减(只有命中点周边的碎片被推动,远处 // 几乎原地悬置)+ 沿命中法线轻微外推(朝弹侧剥落)+ 微弱上抛 // ——重力是塌落的主导,整体呈"裂纹分离 → 孔洞塌落 → 碎块堆在 // 墙脚"的观感。 // // 用法(宿主 = 挂在可碎实体上的脚本): // Fracture::Params p_; // DeclareParams 直绑成员(pb.Field) // Fracture::Burst burst_; // 碎片簿记 + 生命周期 // HostView HV() { // 桥接(脚本自身成员函数内可访问 // return {App(), EntityBits(),// protected 基类设施,库内只走公共 API) // [this](auto& n) { return Spawn(n); }, // [this](auto e) { Destroy(e); }}; // } // OnCollisionEnter → burst_.TryFire(HV(), other, point, normal) // OnUpdate → burst_.Tick(HV(), dt) // OnDestroy → burst_.Shutdown(HV()) // 外观:Fire 前改 burst_.look(默认砖色不透明;玻璃靶 = 半透明 // + 自发光) // HostView 每次调用现填(不存指针:组件存储重排/实例重建均安全) // // 占位局限(真碎片资产接入后本路径退役):碎片网格顶点按宿主世界 // 尺寸烘焙、碎片实体复用宿主 world pos/rot(scale 恒 1,防 // ConvexHull 顶点二次缩放)——宿主须无旋转摆放。 // #ifndef HELLOVULKAN_FRACTURE_LIB_H #define HELLOVULKAN_FRACTURE_LIB_H #include #include #include #include // LoadModel(门面只前向声明) #include // ParsedModel/ParsedMesh(程序化碎片几何) #include // Vertex 聚合布局 #include #include #include #include #include #include #include namespace Engine::Fracture { // bits(PhysicsWorld 键)→ 实体(还原位模式;用前自行 valid 校验) inline ECS::Entity EntityFromBits(u32 bits) { return static_cast(bits); } // 实体句柄 → bits(EntityBits() 只覆盖自身绑定实体,碎片簿记 // 需要任意实体的同款换算) inline u32 BitsOf(const ECS::EntityHandle& e) { return static_cast( entt::to_integral(static_cast(e))); } inline f32 Rand(f32 lo, f32 hi) { thread_local std::mt19937 rng{std::random_device{}()}; return std::uniform_real_distribution(lo, hi)(rng); } // 碎片模型代序号(全局递增):每代碎片一组唯一缓存键 → 每次 // 命中都重新随机生成形状(命中点量化键会让同位置重复命中 // 复用首次几何——缓存去重把新几何丢弃,碎片就"固定"了) inline u32& GenSeq() { static u32 s = 0; return s; } // ---- 宿主桥接(脚本侧现填;库内只走公共 API)---- // spawn/destroy 走脚本成员(内部才能访问 ScriptBehavior 的 // protected 底座),app/实体走数据。std::function 捕 this 无 // 分配(小对象优化),随调用栈存亡,无悬垂面 struct HostView { Application& app; u32 entityBits = 0; ECS::Entity entity() const { return EntityFromBits(entityBits); } std::function spawn; std::function destroy; }; // ---- 2D Voronoi(碎裂裂纹)---- // // cell = 相对其它种子的垂直平分线半平面交集,初始域 = 墙面矩形。 // Sutherland–Hodgman 凸多边形裁剪:保留靠近 p 的一侧 //(dot(a,x) <= b,a = normalize(q-p),b = dot(a,p)+|q-p|/2)。 // 输入多边形须 CCW(初始矩形即 CCW,裁剪保序)。 inline std::vector ClipByBisector(std::vector poly, const glm::vec2& p, const glm::vec2& q) { const glm::vec2 d = q - p; const f32 len = glm::length(d); if (len < 1e-6f) return poly; const glm::vec2 a = d / len; const f32 b = glm::dot(a, p) + 0.5f * len; std::vector out; out.reserve(poly.size() + 1); for (size_t i = 0; i < poly.size(); ++i) { const glm::vec2& c = poly[i]; const glm::vec2& n = poly[(i + 1) % poly.size()]; const f32 dc = glm::dot(a, c) - b; const f32 dn = glm::dot(a, n) - b; if (dc <= 0.0f) out.push_back(c); if ((dc < 0.0f) != (dn < 0.0f)) { // 边跨越裁剪线 → 求交点 const f32 t = dc / (dc - dn); out.push_back(c + t * (n - c)); } } return out; } // 种子 p 的 Voronoi cell(域 = [-hw,hw]×[-hh,hh] 的墙面矩形) inline std::vector VoronoiCell(const glm::vec2& p, const std::vector& seeds, f32 hw, f32 hh) { std::vector poly = { {-hw, -hh}, {hw, -hh}, {hw, hh}, {-hw, hh}}; for (const glm::vec2& q : seeds) { if (glm::dot(q - p, q - p) < 1e-10f) continue; // 自身 poly = ClipByBisector(std::move(poly), p, q); if (poly.size() < 3) return {}; // 退化(最小间距保护,罕见) } return poly; } // cell(CCW 凸多边形,墙局部 XY)沿 z ∈ [-hz, +hz] 挤出成棱柱: // 顶/底面 fan 三角化 + 侧面逐边 quad,per-face 法线。返回 mesh // 数据;cpuPositions 单独回传(ConvexHull 物理数据源)。 struct PrismMesh { std::vector vertices; std::vector indices; std::vector cpuPositions; }; inline PrismMesh CellToPrism(const std::vector& cell, f32 hz) { PrismMesh m; const size_t n = cell.size(); const size_t topBase = 0; const size_t botBase = n; m.vertices.reserve(n * 2); for (const glm::vec2& p : cell) { const Engine::Vertex v{ {p.x, p.y, hz}, {0.0f, 0.0f, 1.0f}, {p.x, p.y}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}}; m.vertices.push_back(v); } for (const glm::vec2& p : cell) { const Engine::Vertex v{ {p.x, p.y, -hz}, {0.0f, 0.0f, -1.0f}, {p.x, p.y}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}}; m.vertices.push_back(v); } // top fan(CCW 从 +Z 看朝外)+ bottom fan(反向) for (size_t i = 1; i + 1 < n; ++i) { m.indices.push_back(topBase); m.indices.push_back(topBase + i); m.indices.push_back(topBase + i + 1); m.indices.push_back(botBase); m.indices.push_back(botBase + i + 1); m.indices.push_back(botBase + i); } // 侧面:(i, N+i, N+i+1, i+1)——外法线 = CCW 边的右侧法向 for (size_t i = 0; i < n; ++i) { const size_t j = (i + 1) % n; const glm::vec2 e = cell[j] - cell[i]; const f32 el = glm::length(e); const glm::vec3 sn = el > 1e-6f ? glm::vec3{e.y / el, -e.x / el, 0.0f} : glm::vec3{0.0f, -1.0f, 0.0f}; const size_t b = m.vertices.size(); const Engine::Vertex q0{ {cell[i].x, cell[i].y, hz}, sn, {0.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}}; const Engine::Vertex q1{ {cell[i].x, cell[i].y, -hz}, sn, {0.0f, 1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}}; const Engine::Vertex q2{ {cell[j].x, cell[j].y, -hz}, sn, {1.0f, 1.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}}; const Engine::Vertex q3{ {cell[j].x, cell[j].y, hz}, sn, {1.0f, 0.0f}, {1.0f, 0.0f, 0.0f}}; m.vertices.push_back(q0); m.vertices.push_back(q1); m.vertices.push_back(q2); m.vertices.push_back(q3); m.indices.insert(m.indices.end(), {u32(b), u32(b + 1), u32(b + 2), u32(b), u32(b + 2), u32(b + 3)}); } // 物理凸包数据源(BuildMeshShape Dynamic 分支逐顶点收集) m.cpuPositions.reserve(m.vertices.size()); for (const auto& v : m.vertices) { m.cpuPositions.push_back(v.position); } return m; } // ---- 参数(原 WallFracture 全量参数,字段类型随 Inspector 控件)---- struct Params { i32 count = 30; // Voronoi 种子数 = 碎片数 f32 seedRadius = 0.9f; // 加密半径 m f32 minSeedDist = 0.12f; // 种子最小间距 m f32 burstSpeed = 1.2f; // 近点径向初速 m/s f32 falloff = 1.0f; // 距离衰减率 1/m f32 normalPop = 0.4f; // 法线外推 m/s f32 upBias = 0.3f; // 上抛偏置 m/s f32 lifetime = 6.0f; // 碎片寿命(秒) i32 maxFragments = 128; // 活碎片上限 f32 minImpactSpeed = 2.0f; // 触发阈值(m/s) }; // ---- 碎片外观(Fire 时套用到全部碎片网格;默认砖色不透明 = // 原 WallFracture 观感)---- struct Appearance { glm::vec4 baseColor{140.0f / 255.0f, 92.0f / 255.0f, 72.0f / 255.0f, 1.0f}; bool transparent = false; // 透明绘制队列(玻璃碎片) glm::vec3 emissive{0.0f}; // 自发光颜色(黑 = 不发光) f32 emissiveStrength = 1.0f; }; // ---- 碎裂执行体(宿主脚本持有;一次 Fire 管一整批碎片)---- class Burst { public: Params p; // 宿主 DeclareParams 直绑 Appearance look; // 碎片外观(Fire 前设置) // 触发流程一次做完:一次性保护 → 对方校验(活 Dynamic + // 速度阈值)→ 藏宿主 → 切分 → spawn 碎片群。未触发返回 // false(速度不够/重复触发),宿主无需再写判定 bool TryFire(const HostView& host, u32 other, const glm::vec3& point, const glm::vec3& normal) { if (m_Fired) return false; // 对方须是活的 Dynamic 刚体且速度够快(过滤静止贴靠/ // 角色轻碰——子弹/抛体必中) auto& registry = host.app.GetScene().GetRegistry(); const ECS::Entity otherE = EntityFromBits(other); if (!registry.valid(otherE)) return false; const auto* otherRb = registry.try_get(otherE); if (!otherRb || otherRb->type != Engine::ECS::RigidBodyComponent::BodyType::Dynamic) { return false; } const f32 speed = glm::length( host.app.GetPhysics().GetLinearVelocity(other)); if (speed < p.minImpactSpeed) return false; m_Fired = true; Fire(host, point, normal); return true; } // 每帧簿记(宿主 OnUpdate 直调;未 Fire 过无簿记可理) void Tick(const HostView& host, f32 dt) { if (!m_Fired) return; ApplyPendingUnload(host); ApplyPendingVelocities(host); AgeAndCleanup(host, dt); } // 宿主销毁(PIE stop 换血 / 手动删除):碎片实体由场景清亡 // 处理,独占碎片模型统一批量回收(模型不被快照恢复的场景 // 引用——唯一代键;批量接口内部 GPU 停飞后再销毁) void Shutdown(const HostView& host) { if (!m_Fired) return; // 从未 Fire:无碎片无模型 std::vector paths; paths.reserve(m_Fragments.size() + m_PendingUnload.size()); for (const Fragment& f : m_Fragments) { if (!f.modelPath.empty()) paths.push_back(f.modelPath); } m_Fragments.clear(); paths.insert(paths.end(), std::make_move_iterator(m_PendingUnload.begin()), std::make_move_iterator(m_PendingUnload.end())); m_PendingUnload.clear(); if (!paths.empty()) { host.app.GetAssets().UnloadModelsByPaths(paths); } } bool Fired() const { return m_Fired; } private: // ---- 触发碎裂:藏宿主 + Voronoi 切分 + spawn 碎片群 ---- void Fire(const HostView& host, const glm::vec3& hitPoint, const glm::vec3& hitNormal) { auto& registry = host.app.GetScene().GetRegistry(); const ECS::Entity self = host.entity(); // 藏宿主:渲染/拾取跳过 + body 对账销毁(组件级 active, // 与 Unity Renderer.enabled + Rigidbody 摘除同语义) if (auto* mr = registry.try_get( self)) { mr->active = false; } if (auto* rb = registry.try_get( self)) { rb->active = false; } // 宿主几何:碎片网格顶点按宿主世界尺寸烘焙(面 = XY 平面, // 厚度沿 Z;宿主须无旋转摆放,见头注释占位局限) const auto& wall = registry.get( self); const glm::vec3 wallPos = wall.GetWorldPosition(); const glm::vec3 wallSize = wall.GetWorldScale(); const f32 hw = 0.5f * wallSize.x; const f32 hh = 0.5f * wallSize.y; const f32 hz = 0.5f * wallSize.z; // 命中点 → 宿主局部(逆旋转 + 平移),XY 即裂纹平面坐标 const glm::quat invRot = glm::conjugate( wall.GetWorldRotationQuat()); const glm::vec3 localHit = invRot * (hitPoint - wallPos); const glm::vec2 uvHit{localHit.x, localHit.y}; // ---- 种子:40% 命中点半径内加密 + 60% 全面均匀,最小 // 间距拒绝采样(防碎片退化为细条)---- const u32 count = std::clamp(p.count, 4, 96); const u32 nearCount = count * 2 / 5; std::vector seeds; seeds.reserve(count); const f32 minD2 = p.minSeedDist * p.minSeedDist; auto tryPush = [&](const glm::vec2& s) { if (s.x < -hw || s.x > hw || s.y < -hh || s.y > hh) return; for (const glm::vec2& e : seeds) { if (glm::dot(e - s, e - s) < minD2) return; } seeds.push_back(s); }; // 命中点周边:均匀盘采样(sqrt(Rand) 面积均匀) for (u32 i = 0; i < nearCount * 12 && seeds.size() < nearCount; ++i) { const f32 a = Rand(0.0f, glm::two_pi()); const f32 r = p.seedRadius * std::sqrt(Rand(0.0f, 1.0f)); tryPush(uvHit + r * glm::vec2{std::cos(a), std::sin(a)}); } // 全面均匀补足(同款拒绝采样) for (u32 i = 0; i < count * 12 && seeds.size() < count; ++i) { tryPush({Rand(-hw, hw), Rand(-hh, hh)}); } if (seeds.size() < 4) return; // 面太小采样失败:不碎 // ---- 每种子 → cell → 棱柱 mesh → ParsedModel ---- // 唯一代键(见 GenSeq 注释):形状每次随机;模型回收走 // Fragment.modelPath + 待卸载队列(ApplyPendingUnload) const std::string keyBase = "procedural://vorfrag/" + std::to_string(GenSeq()++) + '/'; auto& assets = host.app.GetAssets(); std::vector refs; std::vector centroids; // 碎片质心(世界系,初速径向用) std::vector paths; // 模型缓存键(回收用,与 refs 对齐) refs.reserve(seeds.size()); centroids.reserve(seeds.size()); paths.reserve(seeds.size()); for (size_t s = 0; s < seeds.size(); ++s) { const std::vector cell = VoronoiCell(seeds[s], seeds, hw, hh); if (cell.size() < 3) { refs.push_back({}); // 退化 cell:占位,spawn 跳过 centroids.emplace_back(); paths.emplace_back(); continue; } PrismMesh pm = CellToPrism(cell, hz); glm::vec2 c2{0.0f}; for (const glm::vec2& q : cell) c2 += q; c2 /= static_cast(cell.size()); centroids.push_back( wallPos + wall.GetWorldRotationQuat() * glm::vec3{c2.x, c2.y, 0.0f}); Engine::ParsedModel parsed; parsed.path = keyBase + std::to_string(s); Engine::ParsedMesh& mesh = parsed.meshes.emplace_back(); mesh.vertices = std::move(pm.vertices); mesh.lods.push_back(std::move(pm.indices)); mesh.cpuPositions = std::move(pm.cpuPositions); mesh.name = "frag" + std::to_string(s); mesh.params.baseColor = look.baseColor; mesh.transparent = look.transparent; mesh.params.emissiveFactor = glm::vec4{look.emissive, 1.0f}; mesh.params.surface.z = look.emissiveStrength; const Engine::ModelRef ref = assets.LoadModel(parsed.path, std::move(parsed)); refs.push_back(ref); paths.push_back(parsed.path); } // ---- spawn 碎片实体:pos/rot 复用宿主位姿(mesh 已真 // 尺寸,scale 恒 1 防 ConvexHull 顶点二次缩放),碎裂 // 瞬间完美拼合原面,动起来后沿裂纹自然分离 ---- for (size_t s = 0; s < refs.size(); ++s) { if (!refs[s].Valid()) continue; auto frag = host.spawn("fragment"); auto& tr = frag.GetComponent< Engine::ECS::TransformComponent>(); tr.SetPosition(wallPos); tr.SetRotationQuat(wall.GetWorldRotationQuat()); tr.SetScale(glm::vec3{1.0f}); auto& fmr = frag.AddComponent< Engine::ECS::MeshRendererComponent>(); fmr.model = refs[s]; // Dynamic MeshCollider → ConvexHull(数据源 = 刚上传 // 的 cpuPositions;Box 字段不参与 Mesh 形状) auto& frb = frag.AddComponent< Engine::ECS::RigidBodyComponent>(); frb.type = Engine::ECS::RigidBodyComponent::BodyType::Dynamic; frb.collider = Engine::ECS::RigidBodyComponent::ColliderType::Mesh; frb.mass = 0.3f; frb.friction = 0.7f; frb.restitution = 0.05f; // 碎裂初速(玻璃式,非爆炸):径向 = 碎片质心 - 命中 // 点,离命中点越远越接近静止(指数衰减)——只有孔洞 // 周边的碎片被冲击波推动;法线外推让碎片朝弹侧剥出 glm::vec3 dir = centroids[s] - hitPoint; const f32 len = glm::length(dir); if (len < 1e-3f) { dir = glm::vec3{Rand(-1.0f, 1.0f), 0.6f, Rand(-1.0f, 1.0f)}; } else { dir /= len; } const f32 falloff = std::exp(-len * p.falloff); const glm::vec3 vel = dir * p.burstSpeed * falloff * Rand(0.4f, 1.1f) + hitNormal * p.normalPop * Rand(0.3f, 0.8f) + glm::vec3{0.0f, p.upBias * Rand(0.0f, 0.5f), 0.0f}; // 总量上限:超限立即回收最老碎片(防泄漏的兜底闸; // 寿命清理才是常态回收)。模型延迟一帧卸载 const u32 bits = BitsOf(frag); if (m_Fragments.size() >= static_cast(p.maxFragments)) { host.destroy(EntityFromBits(m_Fragments.front().bits)); if (!m_Fragments.front().modelPath.empty()) { m_PendingUnload.push_back( std::move(m_Fragments.front().modelPath)); } m_Fragments.erase(m_Fragments.begin()); } m_Fragments.push_back( Fragment{bits, vel, 0.0f, false, paths[s]}); } } // ---- 模型回收:延迟一帧 + 批量停飞卸载(Destroy 是帧尾延迟, // 碎片实体本帧渲染收集仍会引用模型;下一帧实体已灭,但上一帧 // 提交的命令缓冲仍可能引用顶点缓冲/sampler——批量接口先 // WaitDeviceIdle 再销毁,与资产重建换绑同一引擎先例)---- void ApplyPendingUnload(const HostView& host) { if (m_PendingUnload.empty()) return; host.app.GetAssets().UnloadModelsByPaths(m_PendingUnload); m_PendingUnload.clear(); } // ---- 施速待办:body 建好(bodyValid)即注入,勿重复 ---- void ApplyPendingVelocities(const HostView& host) { auto& registry = host.app.GetScene().GetRegistry(); for (auto it = m_Fragments.begin(); it != m_Fragments.end();) { if (it->applied) { ++it; continue; } const ECS::Entity e = EntityFromBits(it->bits); if (!registry.valid(e)) { // 实体没了(外部销毁) // 模型是独占资源(一代一键),实体没了模型也回收 if (!it->modelPath.empty()) { m_PendingUnload.push_back( std::move(it->modelPath)); } it = m_Fragments.erase(it); continue; } const auto* rb = registry.try_get< Engine::ECS::RigidBodyComponent>(e); if (rb && rb->bodyValid) { host.app.GetPhysics().SetLinearVelocity( it->bits, it->velocity); it->applied = true; } ++it; // body 未建:留待下一帧(对账晚一帧必到) } } // ---- 寿命清理:到期 Destroy(延迟队列,遍历安全)---- void AgeAndCleanup(const HostView& host, f32 dt) { auto& registry = host.app.GetScene().GetRegistry(); for (auto it = m_Fragments.begin(); it != m_Fragments.end();) { it->age += dt; if (it->age < p.lifetime) { ++it; continue; } const ECS::Entity e = EntityFromBits(it->bits); if (registry.valid(e)) { host.destroy(e); } // 模型延迟一帧卸载(本帧渲染收集还引用它) if (!it->modelPath.empty()) { m_PendingUnload.push_back(std::move(it->modelPath)); } it = m_Fragments.erase(it); } } struct Fragment { u32 bits = 0; // PhysicsWorld 键(实体位模式) glm::vec3 velocity{0.0f};// 待施初速(body 建好后注入) f32 age = 0.0f; // 存活秒数(寿命清理用) bool applied = false; // 初速已注入 std::string modelPath; // 独占模型缓存键(回收时按路径卸载) }; bool m_Fired = false; // 一次性触发保护 std::vector m_Fragments; // 活碎片簿记 // 待卸载模型路径(碎片销毁的下一帧执行——Destroy 帧尾延迟, // 本帧渲染收集仍引用模型,同帧卸载会渲染悬空指针) std::vector m_PendingUnload; }; } // namespace Engine::Fracture #endif //HELLOVULKAN_FRACTURE_LIB_H