书名：代码本色：用编程模拟自然系统
作者：Daniel Shiffman
译者：周晗彬
ISBN：978-7-115-36947-5
第6章目录

6.4　到达行为

1、改进

  上例中，在模拟小车寻找行为时，小车会超过目标位置，然后又回头继续寻找目标，最后往复运动。
  这是因为小车在寻找目标时过于兴奋，以至于它无法根据目标的距离确定合理的运动速度。无论目标是远是近，它始终以最大的速度运动。

  在某些场景中，这是我们想要的行为（比如，导弹在射击过程中，朝着目标运动的速度应当尽可能快）。
  但在另一些场景中（比如泊车，或者模拟蜜蜂停在花朵上），小车应该改变思维方式，在计算运动速度时应该考虑目标的距离。

• 第1帧：我距离目标很远，我希望尽快地朝着目标运动！
• 第2帧：我距离目标很远，我希望尽快地朝着目标运动！
• 第3帧：我离目标还有些距离，我希望尽快地朝着目标运动！
• 第4帧：我越来越接近目标了，我希望减慢速度！
• 第5帧：我快要到达目标了，我希望慢慢地移向目标！
• 第6帧：我已经到达目标了，我要停下来！

2、如何实现

  如何用代码实现“到达”行为？回到seek()函数的实现，我们用一行代码设置了所需速度的大小。

PVector desired = PVector.sub(target,location);
desired.normalize();
desired.mult(maxspeed);

• 在示例代码6-1中，所需速度向量的大小总是等于“最大”速度。
  如果所需速度的大小等于距离的一半，会怎么样？

PVector desired = PVector.sub(target,location);
desired.div(2);

• 上面的代码根据目标的距离确定所需速度，尽管这种做法准确地描述了我们的意图，但它并不能产生合理的模拟效果。试想，如果两者之间的距离是10像素，5像素/帧的所需速度就会显得过快。但如果让所需速度的大小等于距离的5%，我们就能得到合理的模拟效果。

PVector desired = PVector.sub(target,location);
desired.mult(0.05);

3、更好的方法

• Reynolds描述了一种更好的方法，假设目标附近有一个给定半径的圆圈，如果小车运动到圆圈之内，它就减速——如果小车位于圆圈的边缘，它的所需速度就等于最大速率；如果已经位于目标位置，所需速度就等于0。

  
  图6-10

• 换句话说，如果小车和目标的距离小于半径r，我们就将两者的距离映射为所需速度，映射的目标范围是0至最大速率之间。

4、转向力的本质

• 到达行为的模拟展示了“所需速度-当前速度”公式的神奇之处。
• 物体的转向行为则有所不同，物体有了转向力之后，它像是在说：“我可以感知环境。”
• 转向力并非完全基于所需速度，而是同时基于所需速度和当前速度。只有那些有生命的物体才知道自己的当前速度。
• 转向力在本质上是当前速度的误差体现：
  “我应该朝着这个方向运动，实际上却朝着另一个方向运动。误差就是两个方向之间的差异。”
  在误差的基础上施加一个转向力会创造更贴近现实的模拟效果。在引力作用下，无论物体和目标之间的距离有多近，它所受的力永远不会远离目标；但在转向力的到达行为中，如果它朝目标运动的速度过快，转向力会让你减速以纠正误差。

5、示例

示例代码6-2　到达转向行为

  // A method that calculates a steering force towards a target
  // STEER = DESIRED MINUS VELOCITY
  void arrive(PVector target) {
    PVector desired = PVector.sub(target,position);  // A vector pointing from the position to the target
    float d = desired.mag();
    // Scale with arbitrary damping within 100 pixels
    if (d < 100) {
      float m = map(d,0,100,0,maxspeed);
      desired.setMag(m);
    } else {
      desired.setMag(maxspeed);
    }
    // Steering = Desired minus Velocity
    PVector steer = PVector.sub(desired,velocity);
    steer.limit(maxforce);  // Limit to maximum steering force
    applyForce(steer);
  }

6、结果