Bullet3 中刚体与软体的交互主要通过其 软体动力学模块（Soft Body Dynamics） 实现，该模块与刚体动力学模块紧密集成。以下是主要机制和技术要点：
1. 软体表示
软体通常用 质点-弹簧系统 或 有限元模型 表示：
- 质点网格：软体由网格顶点（质点）和连接边（弹簧/约束）构成。
- 物理属性：每个质点具有质量、速度，弹簧具有刚度、阻尼等参数。
2. 交互基本原理
刚体与软体的交互本质上是 碰撞检测与响应 在混合系统中的应用：
a) 碰撞检测
- 软体包围盒：基于软体顶点动态更新 AABB 包围盒，进行粗检测。
- 顶点级检测：将软体的每个顶点/面与刚体进行精确碰撞检测（如 GJK/EPA 或 Bullet 内置的凸包检测）。
- 双向交互：
- 软体顶点 vs 刚体形状（如球体、立方体等）。
- 刚体也可检测与软体三角形面的碰撞。
b) 碰撞响应
- 冲量法：碰撞时对软体质点和刚体施加相反的冲量，满足动量守恒。
- 约束求解：将碰撞转化为位置或速度约束，通过求解器（如 PBD 或 impulse-based 方法）处理。
- 摩擦力与恢复系数：为软体顶点设置摩擦和弹性参数，模拟真实交互。
3. 实现流程（Bullet 代码层面）
以下是典型流程（以 btSoftBody 和 btRigidBody 为例）：
步骤 1：创建软体并添加到世界
btSoftBodyWorldInfo worldInfo;
btSoftBody* softBody = btSoftBodyHelpers::CreateFromTriMesh(...);
btRigidBody* rigidBody = ...; // 创建刚体
btSoftRigidDynamicsWorld* world = new btSoftRigidDynamicsWorld(...);
world->addSoftBody(softBody);
world->addRigidBody(rigidBody);
步骤 2：交互通过碰撞检测触发
- Bullet 的
btSoftRigidCollisionAlgorithm处理软体-刚体碰撞。 - 在
btSoftBody::solveCollisions中更新顶点位置以响应碰撞。
步骤 3：求解器迭代
在 btSoftRigidDynamicsWorld::stepSimulation 中：
- 检测所有碰撞（包括软体-刚体对）。
- 通过
btSoftBodySolver更新软体顶点位置。 - 对刚体应用软体碰撞产生的力（或冲量）。
- 迭代求解约束（如 LCP 或 PBD 步骤）。
4. 关键参数与调优
- 软体顶点质量：影响惯性响应。
- 弹簧刚度：控制形变程度。
- 阻尼：减少振荡。
- 碰撞余量（margin）：防止穿透。
- 迭代次数：越多越稳定，但性能越低。
5. 示例代码片段
// 创建软体（如布料的网格）
btSoftBody* cloth = btSoftBodyHelpers::CreatePatch(
worldInfo, corner1, corner2, resolutionX, resolutionY, 0, true);
// 设置软体物理参数
cloth->m_cfg.kDP = 0.01; // 阻尼
cloth->m_cfg.kDF = 0.5; // 摩擦
cloth->m_cfg.collisions |= btSoftBody::fCollision::SDF_RD; // 启用与刚体碰撞
// 将软体固定在某个位置（如悬挂布料）
cloth->appendAnchor(0, rigidBodyAnchor); // 将顶点0锚定到刚体
6. 注意事项
- 性能开销：软体-刚体交互计算量大，需控制网格分辨率。
- 稳定性：软体易振荡，需适当调整阻尼和迭代次数。
- 穿透问题：复杂形状可能需要更小的步长或 CCD（连续碰撞检测）。
参考资料
- Bullet 源码：
btSoftRigidDynamicsWorld.cpp、btSoftBody.cpp。 - 官方示例：
SoftDemo（位于 Bullet 的示例目录）。 - 论文：《Soft Body Dynamics in Bullet Physics》（Erwin Coumans，Bullet 作者）。
通过以上机制，Bullet3 能够实现逼真的刚软交互（如布料落在刚体上、软球撞击墙壁等）。