05ラグドール関節
胴体・腕・脚が長さ制約でつながった関節の鎖で、片方を離すと重力を受けた各部位が制約を反復して解きながら人体のように折れ、垂れ下がります。
使いどころクリックすると倒れるキャラクターの隠し要素、404ページの脱力した人形
requestAnimationFramepointerdownatan2
<main class="stage">
<div class="rd" id="rd">
<p class="rd__hint">
<svg class="rd__ico" viewBox="0 0 256 256" aria-hidden="true"><g fill="currentColor"><path d="M224,128a96,96,0,0,1-96,96c-11.4,0-20-8.6-20-20s8.9-20,20-20a56,56,0,0,0,0-112c-11.1,0-20-8.9-20-20s8.6-20,20-20A96,96,0,0,1,224,128Z" opacity=".2"/><path d="M128,24A104,104,0,0,0,128,232c-15.8,0-28-12.3-28-28s12.4-28,28-28a48,48,0,0,0,0-96c-15.6,0-28-12.4-28-28S112.2,24,128,24Zm0,16c-6.9,0-12,5.2-12,12s5.3,12,12,12a64,64,0,0,1,0,128c-6.7,0-12,5.4-12,12s5.1,12,12,12a88,88,0,0,0,0-176Z"/></g></svg>
<span>どの関節でも引っ張ると長さ制約が連鎖で解け、人形全体が折れてたれます</span>
</p>
<div class="rd__field" id="field" role="application" aria-label="ラグドール関節実験盤" tabindex="0">
<canvas class="rd__cv" id="cv"></canvas>
<b class="rd__badge" aria-hidden="true"><span class="rd__badgeNum" id="stVal">0</span><span class="rd__badgeUnit">伸びた制約</span></b>
</div>
<div class="rd__bar">
<label class="rd__dial">関節の剛性
<input type="range" id="st" min="2" max="10" step="1" value="6" aria-label="制約反復数">
</label>
<button class="rd__reset" id="reset" type="button">最初から</button>
</div>
</div>
</main>@use "../../../../site/static/demo-tokens" as *;
// 래그돌 관절 인형 — 움직임은 전부 캔버스 rAF 루프 안의 Verlet 적분 + 거리·각도 제약에 있다.
// @keyframes 를 하나도 두지 않는다 — CSS 애니메이션이 0개여야 렌더러가 실시간으로 24장을 찍어
// 인형이 실제로 접히고 늘어지는 모습이 담긴다(도구/demo.py 렌더(), 01·077 선례 "애니메이션": 0).
// 캔버스가 쓰는 색은 여기서 커스텀 프로퍼티로 내려보낸다 — 값은 토큰 한 곳에만 둔다.
$duration: $dur-loop;
$easing: $ease-spring;
$color: $subject-pink;
@include stage($stage-paper);
.rd {
--ink: #{$subject-ink};
--skin: #{$color};
--limb: #{$subject-lilac};
--grip: #{$subject-mint};
display: flex; flex-direction: column; gap: $sp-2;
width: 100%; max-width: 424px;
}
.rd__hint {
display: flex; align-items: center; gap: $sp-1; margin: 0;
font-weight: 700; font-size: clamp(10px, 2.8vw, 12px); line-height: 1.35;
color: $subject-ink;
}
.rd__ico { width: 16px; height: 16px; flex: 0 0 auto; color: $color; }
.rd__field {
position: relative; height: 160px;
border-radius: $r-card; overflow: hidden;
background: $subject-cream;
box-shadow: inset 0 0 0 1px rgba($subject-ink, .16);
cursor: grab; touch-action: none;
}
.rd__field:focus-visible { outline: 2px solid $color; outline-offset: 2px; }
.rd__field:active { cursor: grabbing; }
.rd__cv { display: block; width: 100%; height: 100%; }
// 늘어난 제약 수 — 시뮬에서 갱신된다
.rd__badge {
position: absolute; right: $sp-2; top: $sp-2;
display: flex; align-items: baseline; gap: $sp-1;
padding: $sp-1 $sp-2; border-radius: $r-pill;
background: rgba($subject-ink, .78);
color: $subject-cream; font-weight: 700; font-size: 11px;
}
.rd__badgeNum { font-size: 13px; color: $stage-yellow; }
.rd__badgeUnit { font-weight: 700; }
.rd__bar {
display: flex; align-items: center; gap: $sp-3;
}
.rd__dial {
display: flex; align-items: center; gap: $sp-2; flex: 1 1 auto;
font-weight: 700; font-size: 12px; color: $subject-ink;
}
.rd__dial input[type="range"] { flex: 1 1 auto; accent-color: $color; }
.rd__reset {
flex: 0 0 auto; border: 0; border-radius: $r-pill;
padding: $sp-1 $sp-3; font-weight: 700; font-size: 12px;
background: $color; color: $subject-ink; cursor: pointer;
}
.rd__reset:active { transform: translateY(1px); }
@media (max-width: 340px) {
.rd { gap: $sp-1; }
.rd__field { height: 114px; }
.rd__badge { font-size: 10px; padding: 0 $sp-1; }
.rd__badgeNum { font-size: 11px; }
.rd__bar { gap: $sp-2; }
.rd__dial { font-size: 11px; }
.rd__reset { font-size: 11px; padding: $sp-1 $sp-2; }
}
// reduce — 자동 시연 루프는 JS 가 끈다(가상 손이 멈춘다).
// 관절을 잡아 끄는 조작은 살아 있고 잡은 관절만 옮겨진 정지 장면을 그린다.
@media (prefers-reduced-motion: reduce) {
.rd.is-still .rd__field { cursor: default !important; }
.rd.is-still .rd__badge { opacity: .92 !important; }
}html, body {
margin: 0;
overflow: hidden;
}
.stage {
box-sizing: border-box;
min-height: 100vh;
display: grid;
place-items: center;
margin: 0;
background: #ffffff;
font-family: -apple-system, "Segoe UI", "Noto Sans KR", sans-serif;
padding: clamp(8px, 4vw, 24px);
}
.rd {
--ink: #17141a;
--skin: #ff9ebb;
--limb: #b9a0ff;
--grip: #4cd4a6;
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}
.rd__hint {
display: flex;
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font-weight: 700;
font-size: clamp(10px, 2.8vw, 12px);
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}
.rd__ico {
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}
.rd__field {
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height: 160px;
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background: #fff7e6;
box-shadow: inset 0 0 0 1px rgba(23, 20, 26, 0.16);
cursor: grab;
touch-action: none;
}
.rd__field:focus-visible {
outline: 2px solid #ff9ebb;
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}
.rd__field:active {
cursor: grabbing;
}
.rd__cv {
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width: 100%;
height: 100%;
}
.rd__badge {
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top: 8px;
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background: rgba(23, 20, 26, 0.78);
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}
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font-size: 13px;
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}
.rd__badgeUnit {
font-weight: 700;
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.rd__bar {
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}
.rd__dial {
display: flex;
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}
.rd__dial input[type=range] {
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}
.rd__reset {
flex: 0 0 auto;
border: 0;
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padding: 4px 12px;
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color: #17141a;
cursor: pointer;
}
.rd__reset:active {
transform: translateY(1px);
}
@media (max-width: 340px) {
.rd {
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}
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}
.rd__badge {
font-size: 10px;
padding: 0 4px;
}
.rd__badgeNum {
font-size: 11px;
}
.rd__bar {
gap: 8px;
}
.rd__dial {
font-size: 11px;
}
.rd__reset {
font-size: 11px;
padding: 4px 8px;
}
}
@media (prefers-reduced-motion: reduce) {
.rd.is-still .rd__field {
cursor: default !important;
}
.rd.is-still .rd__badge {
opacity: 0.92 !important;
}
}// 래그돌 관절 인형 — 관절 사슬의 길이 제약 물리.
// 머리-목-가슴-골반-허벅지-정강이(좌우)·어깨-상박-하박(좌우) 점들을 제약(거리·각도)으로 엮는다.
// ① 거리 제약: 두 관절 사이를 해부학 길이로 못 박는다(반복해 풀수록 팽팽).
// ② 각도 제한: 부모 세그먼트 방향 대비 자식이 꺾일 수 있는 각(무릎·팔꿈치는 한 방향으로만 접힘)을
// 넘으면 자식을 경계 각으로 되돌린다 — 이것이 인형을 "인체답게" 만든다.
// 속도 변수 없음 — 위치 기반 Verlet 적분 next = pos + (pos - prev) * damp + accel * dt^2.
var root = document.getElementById('rd');
var field = document.getElementById('field');
var cv = document.getElementById('cv');
var stIn = document.getElementById('st');
var stVal = document.getElementById('stVal');
var reduce = window.matchMedia('(prefers-reduced-motion: reduce)');
var ctx = cv.getContext('2d');
var css = getComputedStyle(root);
var INK = css.getPropertyValue('--ink').trim();
var SKIN = css.getPropertyValue('--skin').trim();
var LIMB = css.getPropertyValue('--limb').trim();
var GRIP = css.getPropertyValue('--grip').trim();
var W = 0, H = 0, dpr = 1;
var t0 = performance.now();
var GRAV = 1500; // 중력(px/s^2)
var DAMP = 0.99; // 속도 보존률(관절 마찰 — 인형이 무한히 흔들리지 않게)
var LOOP = 3; // 자동 시연 한 바퀴(초)
var pts = []; // 관절: {x, y, px, py}
var links = []; // 거리 제약: {a, b, len, min(최소 길이 — 접힘 허용)}
var limits = []; // 각도 제한: {a(부모), b(관절), c(자식), min, max(부모 방향 기준 라디안)}
var dragging = -1;
var dragX = 0, dragY = 0;
function fit() {
var r = field.getBoundingClientRect();
dpr = window.devicePixelRatio || 1;
W = r.width; H = r.height;
cv.width = Math.round(W * dpr);
cv.height = Math.round(H * dpr);
ctx.setTransform(dpr, 0, 0, dpr, 0, 0);
build();
}
function build() {
pts = []; links = []; limits = [];
// 좌표는 판 크기에 맞춘 비율 — 관절 이름은 해부학 순서
var S = Math.min(W, H) / 208; // 축척(208px 기준 설계)
function P(x, y) { pts.push({ x: W * 0.5 + x * S, y: 34 + y * S, px: W * 0.5 + x * S, py: 34 + y * S }); return pts.length - 1; }
var head = P(0, 0);
var neck = P(0, 16);
var chest = P(0, 30);
var pelv = P(0, 54);
var hipL = P(-3, 57), kneeL = P(-4, 78), footL = P(-5, 100);
var hipR = P(3, 57), kneeR = P(4, 78), footR = P(5, 100);
var shL = P(-10, 33), elbL = P(-16, 48), handL = P(-18, 66);
var shR = P(10, 33), elbR = P(16, 48), handR = P(18, 66);
function L(a, b, shrink) {
var len = Math.hypot(pts[a].x - pts[b].x, pts[a].y - pts[b].y);
links.push({ a: a, b: b, len: len, min: len * (shrink || 1) });
}
L(head, neck, 0.9); L(neck, chest, 0.95); L(chest, pelv, 0.97);
L(pelv, hipL); L(hipL, kneeL, 0.55); L(kneeL, footL, 0.55);
L(pelv, hipR); L(hipR, kneeR, 0.55); L(kneeR, footR, 0.55);
L(chest, shL); L(shL, elbL, 0.6); L(elbL, handL, 0.6);
L(chest, shR); L(shR, elbR, 0.6); L(elbR, handR, 0.6);
// 보강 — 어깨 좌우·골반 좌우를 묶어 몸통이 좌우로 찢어지지 않게
L(shL, shR, 0.9); L(hipL, hipR, 0.9); L(shL, pelv, 0.9); L(shR, pelv, 0.9);
// 각도 제한 {a: 부모 방향 기준점, b: 관절, c: 자식, min, max}
// 무릎은 뒤로만(사람 무릎), 팔꿈치는 앞으로만, 목·허리는 ±0.9 라디안
limits = [
{ a: chest, b: neck, c: head, min: -0.9, max: 0.9 },
{ a: neck, b: chest, c: pelv, min: -0.35, max: 0.35 },
{ a: hipL, b: kneeL, c: footL, min: 0.1, max: 2.4 },
{ a: hipR, b: kneeR, c: footR, min: 0.1, max: 2.4 },
{ a: pelv, b: hipL, c: kneeL, min: -2.2, max: 0.3 },
{ a: pelv, b: hipR, c: kneeR, min: -0.3, max: 2.2 },
{ a: shL, b: elbL, c: handL, min: -2.3, max: 0.1 },
{ a: shR, b: elbR, c: handR, min: -0.1, max: 2.3 }
];
dragging = -1;
}
// 거리 제약 한 번 — 목표 구간 [min, len] 안으로 못 박는다. min < len 이면 접힘이 허용된다
function solveLink(lk, strength) {
var a = pts[lk.a], b = pts[lk.b];
var dx = b.x - a.x, dy = b.y - a.y;
var d = Math.sqrt(dx * dx + dy * dy) || 0.0001;
var target = d;
if (d > lk.len) target = lk.len;
else if (d < lk.min) target = lk.min;
else return; // 구간 안 — 그대로
var off = (d - target) / d * 0.5 * strength;
var ox = dx * off, oy = dy * off;
var aFree = lk.a !== dragging, bFree = lk.b !== dragging;
if (aFree && bFree) { a.x += ox; a.y += oy; b.x -= ox; b.y -= oy; }
else if (aFree) { a.x += ox * 2; a.y += oy * 2; }
else if (bFree) { b.x -= ox * 2; b.y -= oy * 2; }
}
// 각도 제한 — 부모 세그먼트(b→a) 방향 대비 자식(b→c) 각도를 [min, max]로 되돌린다
function solveLimit(lm) {
if (lm.b === dragging) return;
var a = pts[lm.a], b = pts[lm.b], c = pts[lm.c];
var pbx = a.x - b.x, pby = a.y - b.y; // 부모 방향
var pl = Math.hypot(pbx, pby) || 0.0001;
var cbx = c.x - b.x, cby = c.y - b.y; // 자식 방향
var cl = Math.hypot(cbx, cby) || 0.0001;
var base = Math.atan2(pby, pbx);
var ang = Math.atan2(cby, cbx) - base;
// -π..π 로 정규화
while (ang > Math.PI) ang -= Math.PI * 2;
while (ang < -Math.PI) ang += Math.PI * 2;
var clamped = Math.max(lm.min, Math.min(lm.max, ang));
if (clamped === ang) return;
var target = base + clamped;
// 자식을 관절(b) 주위로 회전 — b 도 아주 조금 반대로 돌려 부드럽게
var co = Math.cos(target), si = Math.sin(target);
var nx = b.x + co * cl, ny = b.y + si * cl;
var mx = (nx - c.x) * 0.6, my = (ny - c.y) * 0.6;
c.x += mx; c.y += my;
b.x -= mx * 0.12; b.y -= my * 0.12;
}
var stretched = 0;
function step(now) {
var dt = Math.min((now - t0) / 1000, 0.033);
t0 = now;
var iters = Number(stIn.value);
// (1) 관성 + 중력
for (var i = 0; i < pts.length; i++) {
if (i === dragging) continue;
var p = pts[i];
var vx = (p.x - p.px) * DAMP;
var vy = (p.y - p.py) * DAMP;
p.px = p.x; p.py = p.y;
p.x += vx;
p.y += vy + GRAV * dt * dt;
}
// (2) 制約反復 — 거리 → 각도 순서로 iters 번. 반복이 곧 관절 강성이다
for (var k = 0; k < iters; k++) {
for (var l = 0; l < links.length; l++) solveLink(links[l], 1);
for (var m = 0; m < limits.length; m++) solveLimit(limits[m]);
// 바닥·벽 — 관절이 판 밖으로 못 나간다
for (var v = 0; v < pts.length; v++) {
var q = pts[v];
if (q.y > H - 4) { q.y = H - 4; q.py = q.y + (q.y - q.py) * 0.3; }
if (q.x < 4) { q.x = 4; }
if (q.x > W - 4) { q.x = W - 4; }
}
}
if (dragging >= 0) {
pts[dragging].x = dragX; pts[dragging].y = dragY;
}
// 배지 — 목표보다 伸びた制約 수
stretched = 0;
for (var s = 0; s < links.length; s++) {
var lk = links[s];
var d = Math.hypot(pts[lk.b].x - pts[lk.a].x, pts[lk.b].y - pts[lk.a].y);
if (d > lk.len + 0.75) stretched++;
}
}
function seg(a, b, w, col) {
ctx.strokeStyle = col;
ctx.lineWidth = w;
ctx.lineCap = 'round';
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(pts[a].x, pts[a].y);
ctx.lineTo(pts[b].x, pts[b].y);
ctx.stroke();
}function draw() {
ctx.clearRect(0, 0, W, H);
var S = Math.min(W, H) / 208;
// 관절 번호: 0머리 1목 2가슴 3골반 4~6왼다리 7~9오른다리 10~12왼팔 13~15오른팔
// 다리(뒤) → 몸통 → 팔(앞) → 머리 순서로 겹친다
seg(4, 5, 7 * S * 0.9, LIMB); seg(5, 6, 6 * S * 0.9, LIMB); // 왼다리
seg(7, 8, 7 * S * 0.9, LIMB); seg(8, 9, 6 * S * 0.9, LIMB); // 오른다리
seg(1, 2, 10 * S, INK); seg(2, 3, 11 * S, INK); // 목+몸통
seg(10, 11, 5.5 * S, LIMB); seg(11, 12, 4.5 * S, LIMB); // 왼팔
seg(13, 14, 5.5 * S, LIMB); seg(14, 15, 4.5 * S, LIMB); // 오른팔
// 어깨끈·골반끈 — 몸통과 팔다리를 잇는 결
seg(10, 13, 4 * S, INK);
seg(4, 7, 4 * S, INK);
// 머리 — 목 위 동그라미
ctx.fillStyle = SKIN;
ctx.beginPath();
ctx.arc(pts[0].x, pts[0].y - 7 * S, 9.5 * S, 0, Math.PI * 2);
ctx.fill();
ctx.lineWidth = 2;
ctx.strokeStyle = INK;
ctx.stroke();
// 관절 점 — 잡을 곳을 알려준다
for (var m2 = 1; m2 < pts.length; m2++) {
if (m2 === 2) continue; // 가슴은 몸통에 파묻힌다
ctx.fillStyle = GRIP;
ctx.beginPath();
ctx.arc(pts[m2].x, pts[m2].y, 2.6 * S + 0.8, 0, Math.PI * 2);
ctx.fill();
}
// 잡은 관절 표시
if (dragging >= 0) {
ctx.strokeStyle = GRIP;
ctx.lineWidth = 1.5;
ctx.beginPath();
ctx.arc(pts[dragging].x, pts[dragging].y, 8, 0, Math.PI * 2);
ctx.stroke();
}
}
// 사람이 안 만졌을 때 도는 자동 시연 — 가상 손이 머리를 8자로 끌고 다닌다.
// Math.random 금지 — 사인파 경로. 놓는 순간이 있어 인형이 중력으로 늘어졌다 붙잡힌다.
var manual = false;
function demoTarget(now) {
var ph = (now / 1000) / LOOP * Math.PI * 2;
return {
x: W * 0.5 + Math.sin(ph) * W * 0.3,
y: 40 + Math.abs(Math.sin(ph * 2)) * H * 0.24,
hold: Math.sin(ph * 2) > -0.55 // 대부분 잡고 있고 잠깐 놓는다
};
}
var frameN = 0;
function frame(now) {
if (!manual) {
var t = demoTarget(now);
if (t.hold) { dragging = 0; dragX = t.x; dragY = t.y; }
else dragging = -1;
}
step(now);
draw();
frameN++;
if (frameN % 12 === 0) stVal.textContent = stretched;
requestAnimationFrame(frame);
}
// 조작 — 아무 관절을 잡아 끈다
function pick(x, y) {
var best = -1, bd = 20;
for (var i = 0; i < pts.length; i++) {
var d = Math.hypot(pts[i].x - x, pts[i].y - y);
if (d < bd) { bd = d; best = i; }
}
if (best < 0) {
// 머리 원 안쪽도 머리로 잡는다
var S = Math.min(W, H) / 208;
if (Math.hypot(pts[0].x - x, pts[0].y - 7 * S - y) < 11 * S) best = 0;
}
return best;
}
field.addEventListener('pointerdown', function (e) {
var r = field.getBoundingClientRect();
var x = e.clientX - r.left, y = e.clientY - r.top;
dragging = pick(x, y);
if (dragging < 0) return;
manual = true;
dragX = x; dragY = y;
field.setPointerCapture(e.pointerId);
if (reduce.matches) {
// 줄인 모드 — 잡은 관절만 즉시 옮기고 제약이 한 번에 따라오게 한다
for (var k = 0; k < 12; k++) {
for (var l = 0; l < links.length; l++) solveLink(links[l], 1);
for (var m = 0; m < limits.length; m++) solveLimit(limits[m]);
}
draw();
}
});
field.addEventListener('pointermove', function (e) {
if (dragging < 0) return;
var r = field.getBoundingClientRect();
dragX = Math.max(4, Math.min(W - 4, e.clientX - r.left));
dragY = Math.max(4, Math.min(H - 4, e.clientY - r.top));
if (reduce.matches) {
pts[dragging].x = dragX; pts[dragging].y = dragY;
pts[dragging].px = dragX; pts[dragging].py = dragY;
}
});
window.addEventListener('pointerup', function () { dragging = -1; });
document.getElementById('reset').addEventListener('click', function () {
manual = false; build(); stVal.textContent = 0;
});
stIn.addEventListener('input', function () { stVal.textContent = stretched; });
window.addEventListener('resize', fit);
fit();
requestAnimationFrame(frame);// RagdollJoint — vanilla 판(run/306/demo/05-ragdoll-joint-chain/index.html) 의 React 포트.
// 머리-목-가슴-골반-허벅지-정강이·상박-하박(좌우) 관절 사슬을 길이 제약(min≤d≤len, 접힘 허용)과
// 부모 세그먼트 방향 기준 각도 제한(±θ)으로 엮는다. 위치 기반 Verlet 적분(속도 변수 없음).
// 값·주석 의미는 vanilla 와 같다.
import { useEffect, useRef, useState } from "react";
import type { CSSProperties, PointerEvent as ReactPointerEvent } from "react";
import styles from "./RagdollJoint.module.scss";
export type RagdollJointProps = {
duration?: number;
easing?: string;
color?: string;
};
type Vars = CSSProperties & { "--duration"?: string; "--easing"?: string; "--color"?: string };
// useRef 는 T | null 을 돌려준다. 처음부터 값이 있고 절대 비지 않는 상자는 이렇게 좁혀 쓴다 (292 선례)
type Box<T> = { current: T };
type InputEvt = { target: { value: string } };
type Pt = { x: number; y: number; px: number; py: number };
type Link = { a: number; b: number; len: number; min: number };
type Limit = { a: number; b: number; c: number; min: number; max: number };
const GRAV = 1500; // 중력(px/s^2)
const DAMP = 0.99; // 속도 보존률(관절 마찰)
const LOOP = 3; // 자동 시연 한 바퀴(초)
const FIELD_LABEL = "래그돌 관절 실험판";
export default function RagdollJoint({
duration = 3000,
easing = "cubic-bezier(.2, .8, .2, 1)",
color = "#ff9ebb",
}: RagdollJointProps) {
const rootRef = useRef<HTMLDivElement | null>(null);
const fieldRef = useRef<HTMLDivElement | null>(null);
const cvRef = useRef<HTMLCanvasElement | null>(null);
const stValRef = useRef<HTMLSpanElement | null>(null);
const stInRef = useRef<HTMLInputElement | null>(null);
const ptsRef = useRef<Pt[]>([]) as Box<Pt[]>;
const linksRef = useRef<Link[]>([]) as Box<Link[]>;
const limitsRef = useRef<Limit[]>([]) as Box<Limit[]>;
const sizeRef = useRef({ W: 0, H: 0 }) as Box<{ W: number; H: number }>;
const dragRef = useRef(-1) as Box<number>;
const dragPtRef = useRef({ x: 0, y: 0 }) as Box<{ x: number; y: number }>;
const stretchedRef = useRef(0) as Box<number>;
const manualRef = useRef(false) as Box<boolean>;
const rafRef = useRef(0) as Box<number>;
const t0Ref = useRef(0) as Box<number>;
const frameRef = useRef(0) as Box<number>;
const [stiff, setStiff] = useState(6);
const vars: Vars = { "--duration": `${duration}ms`, "--easing": easing, "--color": color };
function ctx2d(): CanvasRenderingContext2D | null {
const cv = cvRef.current;
if (!cv) return null;
return cv.getContext("2d");
}
function build(): void {
const { W } = sizeRef.current;
const pts: Pt[] = [];
const links: Link[] = [];
// 좌표는 판 크기에 맞춘 비율 — 관절 이름은 해부학 순서
const S = Math.min(sizeRef.current.W, sizeRef.current.H) / 208; // 축척(208px 기준 설계)
const P = (x: number, y: number): number => {
pts.push({ x: W * 0.5 + x * S, y: 34 + y * S, px: W * 0.5 + x * S, py: 34 + y * S });
return pts.length - 1;
};
const head = P(0, 0);
const neck = P(0, 16);
const chest = P(0, 30);
const pelv = P(0, 54);
const hipL = P(-3, 57), kneeL = P(-4, 78), footL = P(-5, 100);
const hipR = P(3, 57), kneeR = P(4, 78), footR = P(5, 100);
const shL = P(-10, 33), elbL = P(-16, 48), handL = P(-18, 66);
const shR = P(10, 33), elbR = P(16, 48), handR = P(18, 66);
const L = (a: number, b: number, shrink?: number): void => {
const len = Math.hypot(pts[a].x - pts[b].x, pts[a].y - pts[b].y);
links.push({ a, b, len, min: len * (shrink === undefined ? 1 : shrink) });
};
L(head, neck, 0.9); L(neck, chest, 0.95); L(chest, pelv, 0.97);
L(pelv, hipL); L(hipL, kneeL, 0.55); L(kneeL, footL, 0.55);
L(pelv, hipR); L(hipR, kneeR, 0.55); L(kneeR, footR, 0.55);
L(chest, shL); L(shL, elbL, 0.6); L(elbL, handL, 0.6);
L(chest, shR); L(shR, elbR, 0.6); L(elbR, handR, 0.6);
// 보강 — 어깨 좌우·골반 좌우를 묶어 몸통이 좌우로 찢어지지 않게
L(shL, shR, 0.9); L(hipL, hipR, 0.9); L(shL, pelv, 0.9); L(shR, pelv, 0.9);
// 각도 제한 — 무릎은 뒤로만, 팔꿈치는 앞으로만, 목·허리는 ±0.9 라디안
limitsRef.current = [
{ a: chest, b: neck, c: head, min: -0.9, max: 0.9 },
{ a: neck, b: chest, c: pelv, min: -0.35, max: 0.35 },
{ a: hipL, b: kneeL, c: footL, min: 0.1, max: 2.4 },
{ a: hipR, b: kneeR, c: footR, min: 0.1, max: 2.4 },
{ a: pelv, b: hipL, c: kneeL, min: -2.2, max: 0.3 },
{ a: pelv, b: hipR, c: kneeR, min: -0.3, max: 2.2 },
{ a: shL, b: elbL, c: handL, min: -2.3, max: 0.1 },
{ a: shR, b: elbR, c: handR, min: -0.1, max: 2.3 }
];
ptsRef.current = pts;
linksRef.current = links;
dragRef.current = -1;
}
function fit(): void {
const field = fieldRef.current;
const cv = cvRef.current;
const ctx = ctx2d();
if (!field || !cv || !ctx) return;
const r = field.getBoundingClientRect();
const dpr = window.devicePixelRatio || 1;
sizeRef.current.W = r.width;
sizeRef.current.H = r.height;
cv.width = Math.round(r.width * dpr);
cv.height = Math.round(r.height * dpr);
ctx.setTransform(dpr, 0, 0, dpr, 0, 0);
build();
}
// 거리 제약 한 번 — 목표 구간 [min, len] 안으로 못 박는다. min < len 이면 접힘이 허용된다
function solveLink(lk: Link, strength: number): void {
const pts = ptsRef.current;
const a = pts[lk.a], b = pts[lk.b];
const dx = b.x - a.x, dy = b.y - a.y;
const d = Math.sqrt(dx * dx + dy * dy) || 0.0001;
let target = d;
if (d > lk.len) target = lk.len;
else if (d < lk.min) target = lk.min;
else return; // 구간 안 — 그대로
const off = ((d - target) / d) * 0.5 * strength;
const ox = dx * off, oy = dy * off;
const aFree = lk.a !== dragRef.current, bFree = lk.b !== dragRef.current;
if (aFree && bFree) { a.x += ox; a.y += oy; b.x -= ox; b.y -= oy; }
else if (aFree) { a.x += ox * 2; a.y += oy * 2; }
else if (bFree) { b.x -= ox * 2; b.y -= oy * 2; }
}
// 각도 제한 — 부모 세그먼트(b→a) 방향 대비 자식(b→c) 각도를 [min, max]로 되돌린다
function solveLimit(lm: Limit): void {
if (lm.b === dragRef.current) return;
const pts = ptsRef.current;
const a = pts[lm.a], b = pts[lm.b], c = pts[lm.c];
const pbx = a.x - b.x, pby = a.y - b.y; // 부모 방향
const cbx = c.x - b.x, cby = c.y - b.y; // 자식 방향
const cl = Math.hypot(cbx, cby) || 0.0001;
const base = Math.atan2(pby, pbx);
let ang = Math.atan2(cby, cbx) - base;
// -π..π 로 정규화
while (ang > Math.PI) ang -= Math.PI * 2;
while (ang < -Math.PI) ang += Math.PI * 2;
const clamped = Math.max(lm.min, Math.min(lm.max, ang));
if (clamped === ang) return;
const target = base + clamped;
// 자식을 관절(b) 주위로 회전 — b 도 아주 조금 반대로 돌려 부드럽게
const nx = b.x + Math.cos(target) * cl, ny = b.y + Math.sin(target) * cl;
const mx = (nx - c.x) * 0.6, my = (ny - c.y) * 0.6;
c.x += mx; c.y += my;
b.x -= mx * 0.12; b.y -= my * 0.12;
}
function step(now: number): void {
const { W, H } = sizeRef.current;
const pts = ptsRef.current;
const links = linksRef.current;
const limits = limitsRef.current;
const dt = Math.min((now - t0Ref.current) / 1000, 0.033);
t0Ref.current = now;
const iters = stInRef.current ? Number(stInRef.current.value) : 6;
// (1) 관성 + 중력
for (let i = 0; i < pts.length; i++) {
if (i === dragRef.current) continue;
const p = pts[i];
const vx = (p.x - p.px) * DAMP;
const vy = (p.y - p.py) * DAMP;
p.px = p.x; p.py = p.y;
p.x += vx;
p.y += vy + GRAV * dt * dt;
}
// (2) 제약 반복 — 거리 → 각도 순서로 iters 번. 반복이 곧 관절 강성이다
for (let k = 0; k < iters; k++) {
for (let l = 0; l < links.length; l++) solveLink(links[l], 1);
for (let m = 0; m < limits.length; m++) solveLimit(limits[m]);
// 바닥·벽 — 관절이 판 밖으로 못 나간다
for (let v = 0; v < pts.length; v++) {
const q = pts[v];
if (q.y > H - 4) { q.y = H - 4; q.py = q.y + (q.y - q.py) * 0.3; }
if (q.x < 4) { q.x = 4; }
if (q.x > W - 4) { q.x = W - 4; }
}
}
if (dragRef.current >= 0) {
const p = pts[dragRef.current];
p.x = dragPtRef.current.x; p.y = dragPtRef.current.y;
}
// 배지 — 목표보다 늘어난 제약 수
let stretched = 0;
for (let s = 0; s < links.length; s++) {
const lk = links[s];
const d = Math.hypot(pts[lk.b].x - pts[lk.a].x, pts[lk.b].y - pts[lk.a].y);
if (d > lk.len + 0.75) stretched++;
}
stretchedRef.current = stretched;
}
function seg(a: number, b: number, w: number, col: string): void {
const ctx = ctx2d();
if (!ctx) return;
const pts = ptsRef.current;
ctx.strokeStyle = col;
ctx.lineWidth = w;
ctx.lineCap = "round";
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(pts[a].x, pts[a].y);
ctx.lineTo(pts[b].x, pts[b].y);
ctx.stroke();
}
function draw(ink: string, skin: string, limb: string, grip: string): void {
const ctx = ctx2d();
if (!ctx) return;
const { W, H } = sizeRef.current;
const pts = ptsRef.current;
const S = Math.min(W, H) / 208;
// 관절 번호: 0머리 1목 2가슴 3골반 4~6왼다리 7~9오른다리 10~12왼팔 13~15오른팔
ctx.clearRect(0, 0, W, H);
seg(4, 5, 7 * S * 0.9, limb); seg(5, 6, 6 * S * 0.9, limb); // 왼다리
seg(7, 8, 7 * S * 0.9, limb); seg(8, 9, 6 * S * 0.9, limb); // 오른다리
seg(1, 2, 10 * S, ink); seg(2, 3, 11 * S, ink); // 목+몸통
seg(10, 11, 5.5 * S, limb); seg(11, 12, 4.5 * S, limb); // 왼팔
seg(13, 14, 5.5 * S, limb); seg(14, 15, 4.5 * S, limb); // 오른팔
seg(10, 13, 4 * S, ink); // 어깨끈
seg(4, 7, 4 * S, ink); // 골반끈
// 머리 — 목 위 동그라미
ctx.fillStyle = skin;
ctx.beginPath();
ctx.arc(pts[0].x, pts[0].y - 7 * S, 9.5 * S, 0, Math.PI * 2);
ctx.fill();
ctx.lineWidth = 2;
ctx.strokeStyle = ink;
ctx.stroke();
// 관절 점 — 잡을 곳을 알려준다
for (let m2 = 1; m2 < pts.length; m2++) {
if (m2 === 2) continue; // 가슴은 몸통에 파묻힌다
ctx.fillStyle = grip;
ctx.beginPath();
ctx.arc(pts[m2].x, pts[m2].y, 2.6 * S + 0.8, 0, Math.PI * 2);
ctx.fill();
}
// 잡은 관절 표시
if (dragRef.current >= 0) {
ctx.strokeStyle = grip;
ctx.lineWidth = 1.5;
ctx.beginPath();
ctx.arc(pts[dragRef.current].x, pts[dragRef.current].y, 8, 0, Math.PI * 2);
ctx.stroke();
}
}
// 사람이 안 만졌을 때 도는 자동 시연 — 가상 손이 머리를 8자로 끌고 다닌다(사인파, 난수 없음)
function demoTarget(now: number): { x: number; y: number; hold: boolean } {
const { W, H } = sizeRef.current;
const ph = ((now / 1000) / LOOP) * Math.PI * 2;
return {
x: W * 0.5 + Math.sin(ph) * W * 0.3,
y: 40 + Math.abs(Math.sin(ph * 2)) * H * 0.24,
hold: Math.sin(ph * 2) > -0.55 // 대부분 잡고 있고 잠깐 놓는다
};
}
useEffect(() => {
fit();
const reduce = window.matchMedia("(prefers-reduced-motion: reduce)");
// 캔버스가 쓰는 색은 module.scss 의 커스텀 프로퍼티에서 읽는다 — 값은 스타일 한 곳에만 둔다
const css = getComputedStyle(rootRef.current as Element);
const ink = css.getPropertyValue("--ink").trim() || "#17141a";
const skin = css.getPropertyValue("--skin").trim() || "#ff9ebb";
const limb = css.getPropertyValue("--limb").trim() || "#b9a0ff";
const grip = css.getPropertyValue("--grip").trim() || "#4cd4a6";
t0Ref.current = performance.now();
function frame(now: number): void {
if (!manualRef.current) {
const t = demoTarget(now);
if (t.hold) { dragRef.current = 0; dragPtRef.current.x = t.x; dragPtRef.current.y = t.y; }
else dragRef.current = -1;
}
step(now);
draw(ink, skin, limb, grip);
frameRef.current++;
if (frameRef.current % 12 === 0 && stValRef.current) {
stValRef.current.textContent = String(stretchedRef.current);
}
rafRef.current = requestAnimationFrame(frame);
}
if (!reduce.matches) rafRef.current = requestAnimationFrame(frame);
else { step(performance.now()); draw(ink, skin, limb, grip); }
function onResize(): void { fit(); }
function onReduceChange(): void {
if (reduce.matches) {
manualRef.current = true;
dragRef.current = -1;
cancelAnimationFrame(rafRef.current);
} else if (!manualRef.current) {
t0Ref.current = performance.now();
rafRef.current = requestAnimationFrame(frame);
}
}
window.addEventListener("resize", onResize);
reduce.addEventListener("change", onReduceChange);
return () => {
window.removeEventListener("resize", onResize);
reduce.removeEventListener("change", onReduceChange);
cancelAnimationFrame(rafRef.current);
};
}, []);
// 조작 — 아무 관절을 잡아 끈다. 머리 원 안쪽도 머리로 잡는다
function pick(x: number, y: number): number {
const pts = ptsRef.current;
let best = -1, bd = 20;
for (let i = 0; i < pts.length; i++) {
const d = Math.hypot(pts[i].x - x, pts[i].y - y);
if (d < bd) { bd = d; best = i; }
}
if (best < 0) {
const S = Math.min(sizeRef.current.W, sizeRef.current.H) / 208;
if (Math.hypot(pts[0].x - x, pts[0].y - 7 * S - y) < 11 * S) best = 0;
}
return best;
}
function onPointerDown(event: ReactPointerEvent<HTMLDivElement>): void {
const field = fieldRef.current;
if (!field) return;
const r = field.getBoundingClientRect();
const x = event.clientX - r.left, y = event.clientY - r.top;
const idx = pick(x, y);
if (idx < 0) return;
manualRef.current = true;
dragRef.current = idx;
dragPtRef.current.x = x; dragPtRef.current.y = y;
field.setPointerCapture(event.pointerId);
}
function onPointerMove(event: ReactPointerEvent<HTMLDivElement>): void {
if (dragRef.current < 0) return;
const field = fieldRef.current;
if (!field) return;
const r = field.getBoundingClientRect();
dragPtRef.current.x = Math.max(4, Math.min(sizeRef.current.W - 4, event.clientX - r.left));
dragPtRef.current.y = Math.max(4, Math.min(sizeRef.current.H - 4, event.clientY - r.top));
// 줄인 모드 — 잡은 관절만 옮기고 제약이 즉시 따라오게 한다
if (window.matchMedia("(prefers-reduced-motion: reduce)").matches) {
const p = ptsRef.current[dragRef.current];
p.x = dragPtRef.current.x; p.y = dragPtRef.current.y;
p.px = p.x; p.py = p.y;
for (let k = 0; k < 12; k++) {
for (let l = 0; l < linksRef.current.length; l++) solveLink(linksRef.current[l], 1);
for (let m = 0; m < limitsRef.current.length; m++) solveLimit(limitsRef.current[m]);
}
}
}
function onPointerUp(): void {
dragRef.current = -1;
}
function onReset(): void {
manualRef.current = false;
build();
if (stValRef.current) stValRef.current.textContent = "0";
const reduce = window.matchMedia("(prefers-reduced-motion: reduce)");
if (reduce.matches) return; // 줄인 모드에서는 정지 장면만 둔다
t0Ref.current = performance.now();
cancelAnimationFrame(rafRef.current);
const css = getComputedStyle(rootRef.current as Element);
const ink = css.getPropertyValue("--ink").trim() || "#17141a";
const skin = css.getPropertyValue("--skin").trim() || "#ff9ebb";
const limb = css.getPropertyValue("--limb").trim() || "#b9a0ff";
const grip = css.getPropertyValue("--grip").trim() || "#4cd4a6";
rafRef.current = requestAnimationFrame(function loop(now: number): void {
if (!manualRef.current) {
const t = demoTarget(now);
if (t.hold) { dragRef.current = 0; dragPtRef.current.x = t.x; dragPtRef.current.y = t.y; }
else dragRef.current = -1;
}
step(now);
draw(ink, skin, limb, grip);
frameRef.current++;
if (frameRef.current % 12 === 0 && stValRef.current) {
stValRef.current.textContent = String(stretchedRef.current);
}
rafRef.current = requestAnimationFrame(loop);
});
}
return (
<main className={styles.stage}>
<div className={styles.root} ref={rootRef} style={vars}>
<p className={styles.hint}>
<svg className={styles.ico} viewBox="0 0 256 256" aria-hidden="true"><g fill="currentColor"><path d="M224,128a96,96,0,0,1-96,96c-11.4,0-20-8.6-20-20s8.9-20,20-20a56,56,0,0,0,0-112c-11.1,0-20-8.9-20-20s8.6-20,20-20A96,96,0,0,1,224,128Z" opacity=".2"/><path d="M128,24A104,104,0,0,0,128,232c-15.8,0-28-12.3-28-28s12.4-28,28-28a48,48,0,0,0,0-96c-15.6,0-28-12.4-28-28S112.2,24,128,24Zm0,16c-6.9,0-12,5.2-12,12s5.3,12,12,12a64,64,0,0,1,0,128c-6.7,0-12,5.4-12,12s5.1,12,12,12a88,88,0,0,0,0-176Z"/></g></svg>
<span>아무 관절이나 잡아 끌면 길이 제약이 연쇄로 풀리며 인형 전체가 접히고 늘어집니다</span>
</p>
<div
className={styles.field}
ref={fieldRef}
role="application"
aria-label={FIELD_LABEL}
tabIndex={0}
onPointerDown={onPointerDown}
onPointerMove={onPointerMove}
onPointerUp={onPointerUp}
onPointerCancel={onPointerUp}
>
<canvas className={styles.cv} ref={cvRef}></canvas>
<b className={styles.badge} aria-hidden="true"><span className={styles.badgeNum} ref={stValRef}>0</span><span className={styles.badgeUnit}>늘어난 제약</span></b>
</div>
<div className={styles.bar}>
<label className={styles.dial}>관절 강성
<input
ref={stInRef}
type="range" min={2} max={10} step={1} value={stiff} aria-label="제약 반복 수"
onChange={(event: InputEvt) => setStiff(Number(event.target.value))}
/>
</label>
<button className={styles.reset} type="button" onClick={onReset}>처음으로</button>
</div>
</div>
</main>
);
}05 ラグドール関節 — 計測 累積面積 11.719% · 動いたフレーム 23/23GODRICH オリジナル · SCSS と React は zip に同梱 · 物理エンジン 作り方 9選 — Verletロープからラグドールまで
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物理エンジン 作り方 9選 — Verletロープからラグドールまで『物理エンジン 作り方』の鍵は、速度を変数に持たず前フレームとの差だけで次の位置を決めるVerlet積分と、伸びた制約を繰り返し戻す反復解法の2つにあります。9つの実験盤はライブラリなしで動き、Canvas 2Dだけでロープ・布・ゼリー・ラ この記事のデモをすべて見る
