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vibe3_physics/source/ball.cpp
Sergio Valor 22e3356f80 Implementar modo RotoBall - Esfera 3D rotante (demoscene effect)
Añadido modo alternativo de simulación que transforma las pelotas en una
esfera 3D rotante proyectada en 2D, inspirado en efectos clásicos de demoscene.

## Características Principales

- **Algoritmo Fibonacci Sphere**: Distribución uniforme de puntos en esfera 3D
- **Rotación dual**: Matrices de rotación en ejes X e Y simultáneos
- **Profundidad Z simulada**: Color modulation según distancia (oscuro=lejos, brillante=cerca)
- **Transición suave**: Interpolación de 1.5s desde física a esfera
- **Sin sprites adicionales**: Usa SDL_SetTextureColorMod para profundidad
- **Performance optimizado**: >60 FPS con 100,000 pelotas

## Implementación Técnica

### Nuevos Archivos/Cambios:
- `defines.h`: Enum SimulationMode + constantes RotoBall (radio, velocidades, brillo)
- `ball.h/cpp`: Soporte 3D (pos_3d, target_2d, depth_brightness, setters)
- `engine.h/cpp`: Lógica completa RotoBall (generate, update, toggle)
  - `generateRotoBallSphere()`: Fibonacci sphere algorithm
  - `updateRotoBall()`: Rotación 3D + proyección ortográfica
  - `toggleRotoBallMode()`: Cambio entre PHYSICS/ROTOBALL
- `README.md`: Documentación completa del modo
- `CLAUDE.md`: Detalles técnicos y algoritmos

## Parámetros Configurables (defines.h)

```cpp
ROTOBALL_RADIUS = 80.0f;           // Radio de la esfera
ROTOBALL_ROTATION_SPEED_Y = 1.5f;  // Velocidad rotación eje Y (rad/s)
ROTOBALL_ROTATION_SPEED_X = 0.8f;  // Velocidad rotación eje X (rad/s)
ROTOBALL_TRANSITION_TIME = 1.5f;   // Tiempo de transición (segundos)
ROTOBALL_MIN_BRIGHTNESS = 50;      // Brillo mínimo fondo (0-255)
ROTOBALL_MAX_BRIGHTNESS = 255;     // Brillo máximo frente (0-255)
```

## Uso

- **Tecla C**: Alternar entre modo física y modo RotoBall
- Compatible con todos los temas de colores
- Funciona con 1-100,000 pelotas
- Debug display muestra "MODE PHYSICS" o "MODE ROTOBALL"

## Performance

- Batch rendering: Una sola llamada SDL_RenderGeometry
- Fibonacci sphere recalculada por frame (O(n) predecible)
- Color mod CPU-side sin overhead GPU
- Delta time independiente del framerate

🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code)

Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>
2025-10-03 13:03:03 +02:00

280 lines
9.8 KiB
C++

#include "ball.h"
#include <stdlib.h> // for rand
#include <cmath> // for fabs
#include "defines.h" // for BALL_SIZE, Color, SCREEN_HEIGHT, GRAVITY_FORCE
class Texture;
// Función auxiliar para generar pérdida aleatoria en rebotes
float generateBounceVariation() {
// Genera un valor entre 0 y BOUNCE_RANDOM_LOSS_PERCENT (solo pérdida adicional)
float loss = (rand() % 1000) / 1000.0f * BOUNCE_RANDOM_LOSS_PERCENT;
return 1.0f - loss; // Retorna multiplicador (ej: 0.90 - 1.00 para 10% max pérdida)
}
// Función auxiliar para generar pérdida lateral aleatoria
float generateLateralLoss() {
// Genera un valor entre 0 y LATERAL_LOSS_PERCENT
float loss = (rand() % 1000) / 1000.0f * LATERAL_LOSS_PERCENT;
return 1.0f - loss; // Retorna multiplicador (ej: 0.98 - 1.0 para 0-2% pérdida)
}
// Constructor
Ball::Ball(float x, float vx, float vy, Color color, std::shared_ptr<Texture> texture, int screen_width, int screen_height, GravityDirection gravity_dir, float mass_factor)
: sprite_(std::make_unique<Sprite>(texture)),
pos_({x, 0.0f, BALL_SIZE, BALL_SIZE}) {
// Convertir velocidades de píxeles/frame a píxeles/segundo (multiplicar por 60)
vx_ = vx * 60.0f;
vy_ = vy * 60.0f;
sprite_->setPos({pos_.x, pos_.y});
sprite_->setSize(BALL_SIZE, BALL_SIZE);
sprite_->setClip({0, 0, BALL_SIZE, BALL_SIZE});
color_ = color;
// Convertir gravedad de píxeles/frame² a píxeles/segundo² (multiplicar por 60²)
gravity_force_ = GRAVITY_FORCE * 60.0f * 60.0f;
gravity_mass_factor_ = mass_factor; // Factor de masa individual para esta pelota
gravity_direction_ = gravity_dir;
screen_width_ = screen_width; // Dimensiones del terreno de juego
screen_height_ = screen_height;
on_surface_ = false;
stopped_ = false;
// Coeficiente base IGUAL para todas las pelotas (solo variación por rebote individual)
loss_ = BASE_BOUNCE_COEFFICIENT; // Coeficiente fijo para todas las pelotas
// Inicializar valores RotoBall
pos_3d_x_ = 0.0f;
pos_3d_y_ = 0.0f;
pos_3d_z_ = 0.0f;
target_x_ = pos_.x;
target_y_ = pos_.y;
depth_brightness_ = 1.0f;
}
// Actualiza la lógica de la clase
void Ball::update(float deltaTime) {
if (stopped_) {
return;
}
// Aplica la gravedad según la dirección (píxeles/segundo²)
if (!on_surface_) {
// Aplicar gravedad multiplicada por factor de masa individual
float effective_gravity = gravity_force_ * gravity_mass_factor_ * deltaTime;
switch (gravity_direction_) {
case GravityDirection::DOWN:
vy_ += effective_gravity;
break;
case GravityDirection::UP:
vy_ -= effective_gravity;
break;
case GravityDirection::LEFT:
vx_ -= effective_gravity;
break;
case GravityDirection::RIGHT:
vx_ += effective_gravity;
break;
}
}
// Actualiza la posición en función de la velocidad (píxeles/segundo)
if (!on_surface_) {
pos_.x += vx_ * deltaTime;
pos_.y += vy_ * deltaTime;
} else {
// Si está en superficie, mantener posición según dirección de gravedad
switch (gravity_direction_) {
case GravityDirection::DOWN:
pos_.y = screen_height_ - pos_.h;
pos_.x += vx_ * deltaTime; // Seguir moviéndose en X
break;
case GravityDirection::UP:
pos_.y = 0;
pos_.x += vx_ * deltaTime; // Seguir moviéndose en X
break;
case GravityDirection::LEFT:
pos_.x = 0;
pos_.y += vy_ * deltaTime; // Seguir moviéndose en Y
break;
case GravityDirection::RIGHT:
pos_.x = screen_width_ - pos_.w;
pos_.y += vy_ * deltaTime; // Seguir moviéndose en Y
break;
}
}
// Comprueba las colisiones con el lateral izquierdo
if (pos_.x < 0) {
pos_.x = 0;
if (gravity_direction_ == GravityDirection::LEFT) {
// Colisión con superficie de gravedad - aplicar variación aleatoria
vx_ = -vx_ * loss_ * generateBounceVariation();
if (std::fabs(vx_) < 6.0f) {
vx_ = 0.0f;
on_surface_ = true;
}
} else {
// Rebote normal - con pérdida lateral aleatoria
vx_ = -vx_ * generateLateralLoss();
}
// Pérdida lateral en velocidad vertical también
vy_ *= generateLateralLoss();
}
// Comprueba las colisiones con el lateral derecho
if (pos_.x + pos_.w > screen_width_) {
pos_.x = screen_width_ - pos_.w;
if (gravity_direction_ == GravityDirection::RIGHT) {
// Colisión con superficie de gravedad - aplicar variación aleatoria
vx_ = -vx_ * loss_ * generateBounceVariation();
if (std::fabs(vx_) < 6.0f) {
vx_ = 0.0f;
on_surface_ = true;
}
} else {
// Rebote normal - con pérdida lateral aleatoria
vx_ = -vx_ * generateLateralLoss();
}
// Pérdida lateral en velocidad vertical también
vy_ *= generateLateralLoss();
}
// Comprueba las colisiones con la parte superior
if (pos_.y < 0) {
pos_.y = 0;
if (gravity_direction_ == GravityDirection::UP) {
// Colisión con superficie de gravedad - aplicar variación aleatoria
vy_ = -vy_ * loss_ * generateBounceVariation();
if (std::fabs(vy_) < 6.0f) {
vy_ = 0.0f;
on_surface_ = true;
}
} else {
// Rebote normal - con pérdida lateral aleatoria
vy_ = -vy_ * generateLateralLoss();
}
// Pérdida lateral en velocidad horizontal también
vx_ *= generateLateralLoss();
}
// Comprueba las colisiones con la parte inferior
if (pos_.y + pos_.h > screen_height_) {
pos_.y = screen_height_ - pos_.h;
if (gravity_direction_ == GravityDirection::DOWN) {
// Colisión con superficie de gravedad - aplicar variación aleatoria
vy_ = -vy_ * loss_ * generateBounceVariation();
if (std::fabs(vy_) < 6.0f) {
vy_ = 0.0f;
on_surface_ = true;
}
} else {
// Rebote normal - con pérdida lateral aleatoria
vy_ = -vy_ * generateLateralLoss();
}
// Pérdida lateral en velocidad horizontal también
vx_ *= generateLateralLoss();
}
// Aplica rozamiento al estar en superficie
if (on_surface_) {
// Convertir rozamiento de frame-based a time-based
float friction_factor = pow(0.97f, 60.0f * deltaTime);
switch (gravity_direction_) {
case GravityDirection::DOWN:
case GravityDirection::UP:
// Fricción en X cuando gravedad es vertical
vx_ = vx_ * friction_factor;
if (std::fabs(vx_) < 6.0f) {
vx_ = 0.0f;
stopped_ = true;
}
break;
case GravityDirection::LEFT:
case GravityDirection::RIGHT:
// Fricción en Y cuando gravedad es horizontal
vy_ = vy_ * friction_factor;
if (std::fabs(vy_) < 6.0f) {
vy_ = 0.0f;
stopped_ = true;
}
break;
}
}
// Actualiza la posición del sprite
sprite_->setPos({pos_.x, pos_.y});
}
// Pinta la clase
void Ball::render() {
sprite_->setColor(color_.r, color_.g, color_.b);
sprite_->render();
}
// Modifica la velocidad (convierte de frame-based a time-based)
void Ball::modVel(float vx, float vy) {
vx_ = vx_ + (vx * 60.0f); // Convertir a píxeles/segundo
vy_ = vy_ + (vy * 60.0f); // Convertir a píxeles/segundo
on_surface_ = false;
stopped_ = false;
}
// Cambia la gravedad (usa la versión convertida)
void Ball::switchGravity() {
gravity_force_ = gravity_force_ == 0.0f ? (GRAVITY_FORCE * 60.0f * 60.0f) : 0.0f;
}
// Cambia la dirección de gravedad
void Ball::setGravityDirection(GravityDirection direction) {
gravity_direction_ = direction;
on_surface_ = false; // Ya no está en superficie al cambiar dirección
stopped_ = false; // Reactivar movimiento
}
// Aplica un pequeño empuje lateral aleatorio
void Ball::applyRandomLateralPush() {
// Generar velocidad lateral aleatoria (nunca 0)
float lateral_speed = GRAVITY_CHANGE_LATERAL_MIN + (rand() % 1000) / 1000.0f * (GRAVITY_CHANGE_LATERAL_MAX - GRAVITY_CHANGE_LATERAL_MIN);
// Signo aleatorio (+ o -)
int sign = ((rand() % 2) * 2) - 1;
lateral_speed *= sign;
// Aplicar según la dirección de gravedad actual
switch (gravity_direction_) {
case GravityDirection::UP:
case GravityDirection::DOWN:
// Gravedad vertical -> empuje lateral en X
vx_ += lateral_speed * 60.0f; // Convertir a píxeles/segundo
break;
case GravityDirection::LEFT:
case GravityDirection::RIGHT:
// Gravedad horizontal -> empuje lateral en Y
vy_ += lateral_speed * 60.0f; // Convertir a píxeles/segundo
break;
}
}
// Funciones para modo RotoBall
void Ball::setRotoBallPosition3D(float x, float y, float z) {
pos_3d_x_ = x;
pos_3d_y_ = y;
pos_3d_z_ = z;
}
void Ball::setRotoBallTarget2D(float x, float y) {
target_x_ = x;
target_y_ = y;
}
void Ball::setRotoBallScreenPosition(float x, float y) {
pos_.x = x;
pos_.y = y;
sprite_->setPos({x, y});
}
void Ball::setDepthBrightness(float brightness) {
depth_brightness_ = brightness;
}