利用代码模拟现实：探索 ToxicLibs 的世界

通过 ToxicLibs 建立物理世界的虚拟表达

在数字世界的黎明，计算机最初被认为是冰冷、无情的机器，仅仅是按照指令执行程序。然而，随着技术的发展，我们逐渐意识到计算机的创造潜力及其模拟自然系统的能力。Daniel Shiffman 的著作《代码本色：用编程模拟自然系统》为我们提供了一份全面的指南，带领我们探索这个令人振奋的领域。

进入 ToxicLibs 的物理世界

ToxicLibs 是艺术家兼程序员 Casey Reas 创建的 Java 库，提供了一套丰富的工具，用于模拟物理系统。借助 ToxicLibs，我们可以创建和操纵粒子、弹簧、刚体和各种物理对象，从而在数字领域重现现实世界中的行为。

构建基础

让我们从构建一个简单的物理系统开始，其中有一个在重力作用下落下的球。首先，我们创建一个新的 ToxicLibs 项目并导入必要的库。然后，我们定义球的质量、位置和速度。

import toxiclibs.physics.VerletParticle2D;
import toxiclibs.physics.VerletPhysics2D;
import toxiclibs.physics.VerletSpring2D;

public class SimplePhysics {
    public static void main(String[] args) {
        VerletPhysics2D physics = new VerletPhysics2D();
        physics.setWorldBounds(new Rect(-100, -100, 200, 200));

        VerletParticle2D ball = new VerletParticle2D(100, 100, 1);
        physics.addParticle(ball);

        VerletSpring2D spring = new VerletSpring2D(ball, new Vec2D(100, 0), 0.01, 0.1);
        physics.addSpring(spring);

        while (true) {
            physics.update();
            ball.draw();
        }
    }
}

扩展我们的世界

掌握了基础知识后，我们可以扩展我们的系统，增加更多复杂性。我们可以创建多个粒子，用弹簧连接它们，模拟弹性物体。此外，我们可以引入摩擦和阻力，观察它们对系统行为的影响。

import toxiclibs.physics.VerletParticle2D;
import toxiclibs.physics.VerletPhysics2D;
import toxiclibs.physics.VerletSpring2D;

public class ComplexPhysics {
    public static void main(String[] args) {
        VerletPhysics2D physics = new VerletPhysics2D();
        physics.setWorldBounds(new Rect(-100, -100, 200, 200));

        VerletParticle2D particle1 = new VerletParticle2D(100, 100, 1);
        VerletParticle2D particle2 = new VerletParticle2D(150, 100, 1);
        physics.addParticle(particle1);
        physics.addParticle(particle2);

        VerletSpring2D spring = new VerletSpring2D(particle1, particle2, 0.01, 0.1);
        physics.addSpring(spring);

        while (true) {
            physics.update();
            particle1.draw();
            particle2.draw();
        }
    }
}

交互式仿真

ToxicLibs 不仅可以用于模拟物理系统，还允许我们创建交互式仿真。我们可以使用鼠标或键盘输入来控制模拟中的对象，从而探索不同参数对系统行为的影响。

import toxiclibs.physics.VerletParticle2D;
import toxiclibs.physics.VerletPhysics2D;
import toxiclibs.physics.VerletSpring2D;

public class InteractivePhysics {
    public static void main(String[] args) {
        VerletPhysics2D physics = new VerletPhysics2D();
        physics.setWorldBounds(new Rect(-100, -100, 200, 200));

        VerletParticle2D ball = new VerletParticle2D(100, 100, 1);
        physics.addParticle(ball);

        while (true) {
            physics.update();

            if (mousePressed) {
                ball.addForce(new Vec2D(mouseX - pmouseX, mouseY - pmouseY));
            }

            ball.draw();
        }
    }
}

代码的艺术

除了用于科学模拟之外，ToxicLibs 还可用作代码艺术的工具。通过控制粒子系统和物理特性，艺术家可以创造引人入胜的视觉效果和交互式装置。

结论

ToxicLibs 为探索编程模拟的可能性提供了一个强大的平台。通过构建物理系统、创建交互式仿真和利用代码的艺术性，我们能够将数字领域变成一个创造性和实验的游乐场。随着我们深入了解 ToxicLibs 的功能，我们期待看到更多令人惊叹的创造力和创新。

常见问题解答

• ToxicLibs 是什么？
  ToxicLibs 是一个用于模拟物理系统的 Java 库，提供丰富的工具来创建和操纵粒子、弹簧和刚体。

• ToxicLibs 有什么优点？
  ToxicLibs 提供了一个直观且易于使用的界面，支持多种物理特性，例如重力、摩擦和阻力，从而使创建逼真的物理仿真变得简单。

• 如何使用 ToxicLibs 创建交互式仿真？
  ToxicLibs 允许使用鼠标或键盘输入来控制模拟中的对象，使探索不同参数对系统行为的影响变得容易。

• ToxicLibs 可以用于什么目的？
  除了用于科学模拟外，ToxicLibs 还可用作代码艺术的工具，艺术家可以使用它来创建令人惊叹的视觉效果和交互式装置。

• ToxicLibs 有什么局限性？
  尽管 ToxicLibs 非常强大，但它并不是一个全面的物理引擎，并且可能无法模拟非常复杂的系统。