n73手电筒刚体物理系统是Blender动画制作常用工具之一，主要应用场景就是物体碰撞，这涉及到重力、限定空间和粒子碰撞三个概念，而在当下的“版本之子”几何节点里已经有模拟节点可以使用了，那么能不能在几何节点里复现刚体物理效果呢？带着这个脑洞，我们一起来研究一下吧。

　　几何节点物理模拟的设计逻辑，和“静态”物体设计逻辑有一定的区别，这是需要大家主动适应的，可以当作一个全新的功能来进行重新学习。首先，我们要做一个顶点组，包含数个放置在不同位置的顶点，新建“点”，数量可以选择为多个，比如5个，这个节点比较特殊的地方在于如果想要让点分布在不同位置，不能像以前那样在后面接“设置位置”和“噪波纹理”，这只会让所有顶点都按照相同的位置去偏移。正确的设置方法是在“点”的“位置”前，接一个矢量“随机值”，因为我们是做一个沿着Y轴向下滑落的物理模拟效果，所以Z记得设置为0，X和Y的最大值最小值大家自行选择即可，但建议都不要太大。

　　接下来就是导入模拟节点，也就是“Simulation Zone”，有输入和输出两个节点，并自带线框，在线框之内，也就是输入输出节点之间的所有功能节点，都会被计算为数值模拟。那么怎样让顶点沿Y轴移动起来呢？

　　我们需要先定义一个新的矢量属性，可以命名为v，这就是我们的加速度属性，将它连接到“设置位置”的“偏移量”，因为这时候它并没有赋值，所以默认是0/0/0，所以此时播放动画不会有任何变化，但我们只需要在模拟节点区域外给它做一个矢量减法，沿Y轴减0.01，再回到模拟节点区域内，重新“存储已命名属性”，记得设置为“矢量”并正确输入名称v，这时候再输出，并从顶视角俯视播放视频，你就会发现它沿着Y轴向下跑了，具体设置可以参考图1。

　　如果只是让它往下跑，显然还不是我们想要的结果，我们想要把物理模拟运动范围控制在一个圆圈内，所以接下来要做的就是在“存储已命名属性”之前，重新连接一个“设置位置”，然后定义它的运动范围，这就需要确定两个重要参数，首先是检查顶点位置是否移动到了圆圈外部，如果是，就要强制把这些顶点放回圆圈上。

　　有了这个逻辑顺序，我们就只需要做好节点设计即可，因为一切都是以“位置”为起点，所以用它来连接矢量计算的“长度（Length）”，选择大于1的所有点，这些点就是已经移动到单位1之外区域的顶点，作为“设置位置”的选中项。

　　然后重新用位置信息，连接一个“归一化（Normalize）”，这个参数就是定义“圆圈”的关键，默认值为1，如果想要让圆圈大一点，就连接矢量计算的缩放来进行控制。将其连接到“设置位置”的“位置”，就能实现咱们想要的范围限制效果啦，具体设计可以参考图2。

　　上一步完成后我们发现，虽然顶点运作起来了，但却少了一丝真实感，没错，就是没有惯性。因为是掉落到圆圈上，所以应该会有一种左右摆荡的效果，那么怎样才能人为地制造出惯性呢？

　　逻辑上也不难，就是重新给v下定义，这就要注意模拟节点的特殊性了，加速度的属性，也就是咱们一开始定义v并沿Y轴减去一个数值的定义，必须要放在整个模拟节点区域的最后才能生效，而想要获取惯性，就需要在定义之前重新赋值，方法也比较特殊，就是用它原始的位置，减去不断变化位置，从而获得加速度，这就意味着我们必须要在节点的一开始就“捕捉属性”，然后通过矢量计算的减法得到数值并“存储已命名属性”v，听上去可能有些不太直观，但模拟节点目前就是这样，大家记住即可，具体设置参考图3，完成后播放视频，你就会看到顶点滑过最底端后又跟随惯性往上跑一段，然后反复摆荡直至停歇的效果了，调整Y轴的被减数就能控制摆荡幅度。

　　顶点虽然实现了摆荡，但还有一个非常重要的问题没有解决，那就是顶点之间无法形成碰撞，只是各自运动而已，所以为了实现碰撞效果，我们还需要进一步的设计。

　　顶点的碰撞，从数学上来说就是当两个球体球心之间的距离等于两者半径之和时，就停止运动或反方向弹开，因此我们需要找到的数据就是顶点之间的距离以及顶点的半径，有了这两个数值我们就能进行计算了。

　　首先，使用“最近的编号（Index of Nearest）”和“位置”，连接“在编号处评估”，这个节点组合的意思就是对每个顶点，取其最近顶点的位置信息，然后两者矢量相减，就能得到一个方向值。此时接矢量计算的“长度”就能得到两个顶点之间的距离。因为我们最开始的“点”节点就定义了半径，所以这时候可以直接使用“半径”节点直接乘以2（因为所有点的半径都是一致的），就能得到两个顶点碰到一起时的距离值，就是当它们碰到一起时所需要反向位移的偏移量，这里可以接一个除法来控制碰撞后的反弹强度，那么这个偏移量怎么使用呢？

　　回到两个顶点相减得到的方向信息，重新连接一个“归一化”，再连接矢量计算的缩放，缩放的值，就是偏移量的值。

　　接下来，在模拟节点区域内再新建一个“设置位置”，把缩放输出连接到“偏移量”，此时播放视频，你会发现顶点在一定程度上会乱窜，这是因为当顶点没有碰撞时也会受偏移量的影响，所以还需要手动定义哪些顶点参与碰撞偏移，这时候就很简单了，我们不是已经知道顶点之间的距离，也知道顶点半径之和了么，当顶点之间的距离比半径之和更小时，再启动偏移量就能解决这个问题，最终设计参考图4，这时候再播放视频，就会发现所有顶点都按照正确的碰撞体系开始工作了。

　　最后就是使用“实例化于点上”等节点，将顶点变成渲染模式可以看到的物体，注意，物体最好是球型，因为咱们的顶点就是球型，半径设置也必须保持一致，否则就会穿模。配合材质和布光，最终效果如图6所示，金属球会在透明球内进行符合限制条件的刚体物理碰撞运动。

　　这次的几何节点设计从难度来说比以前要高很多，因为模拟节点的很多实现方法比较反常识，而且从实用角度来说，它也有一定的限制，比如它的碰撞只能基于圆形，不像刚体物理模拟可以直接调用网格信息，而且无法定义碰撞边缘，都是以中心点为判断依据，所以在使用时更多需要我们自己准确地找到碰撞边缘，比如在球体内碰撞时，就要适当设置球体半径以符合需求，并且无法让球体尺寸随机大小，因为这样会导致穿模。但无论如何，这是一次很好的头脑风暴，也能大大加深大家对几何节点模拟功能的印象，依然值得学习。

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