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JoltPhysics

C/C++

5.2.0

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震动物理

多核友好的刚性身体物理和碰撞检测库。适用于游戏和VR应用程序。 Horizon禁止西部使用。


YouTube视频显示了用震动物理模拟的Ragdoll桩。

有关更多演示和视频，请转到“样本”部分。

设计注意事项

为什么要创建另一个物理引擎？首先，这是一个个人学习项目。其次，我想解决现有物理引擎遇到的一些问题：

游戏所做的不仅仅是模拟物理学。这些事情发生在多个线程中。我们强调在主要模拟更新之外同时访问物理数据：
- 模拟部分可以在后台加载 /卸载。我们在背景线上准备一批物理机构，而无需锁定或影响模拟。我们将批次插入模拟中，对性能的影响最小。
- 碰撞查询可以平行于添加 /删除或更新车身。如果对身体的更改发生在同一线程上，则将立即看到更改。如果更改发生在另一个线程上，则查询将在状态之前或之后看到一致的。另一种选择是拥有世界的读写版。这样可以防止立即看到变化，因此我们避免这种情况。
- 碰撞查询可以平行于主要物理模拟。在模拟步骤之前，我们进行了粗糙的检查（广泛的查询），并在后台进行精细检查（窄相查询）。这样，可以在多个帧中分散长期运行的过程（例如导航网格生成）。
加载 /卸载内容时，意外唤醒身体会导致性能问题。因此，创建时身体不会自动醒来。移除尸体时，邻近的尸体不会被唤醒。如果需要，可以手动触发。
模拟确定性地运行。您可以通过仅将输入复制到仿真来将仿真复制到远程客户端。阅读确定性模拟部分以了解限制。
我们试图模拟现实世界中刚体的行为，但进行近似。因此，该库应主要用于游戏或VR模拟。

特征

使用连续碰撞检测对各种形状的刚体模拟：
- 领域
- 盒子
- 胶囊
- 锥形胶囊
- 圆柱
- 锥形缸
- 凸船体
- 飞机
- 化合物
- 网格（三角形）
- 地形（高度场）
模拟身体之间的约束：
- 固定的
- 观点
- 距离（包括弹簧）
- 合页
- 滑块（也称为棱镜）
- 锥体
- 架子和小齿轮
- 齿轮
- 滑轮
- 光滑的样条路径
- 扭动扭动（用于人形肩膀）
- 6 dof
驱动约束的电动机。
碰撞检测：
- 铸造光线。
- 测试形状与形状。
- 施放形状与另一种形状。
- Broadphase仅测试快速确定哪些对象可能相交。
传感器（触发量）。
动画ragdolls：
- 硬键键（仅运动学仅刚体）。
- 软键（在动态刚体上设置速度）。
- 驱动约束电动机到动画姿势。
- 将高细节（动画）骨骼映射到一个低细节（Ragdoll）骨骼上，反之亦然。
游戏角色模拟（胶囊）
- 僵硬的身体特征。在物理模拟过程中移动。最便宜的选择和最准确的角色和动态物体之间的碰撞响应。
- 虚拟字符。在模拟中没有刚体的身体，但使用碰撞检查模拟一个体。在物理更新之外更新以获得更多控制。与动态体的相互作用较少。
车辆
- 车辆车辆。
- 追踪车辆。
- 摩托车。
柔软的身体模拟（例如，软球或一块布）。
- 边缘约束。
- 二面弯约束。
- 四面体体积约束。
- 远程附件约束（也称为Tethers）。
- 限制模拟以保持在皮肤顶点的一定范围内。
- 内部压力。
- 与模拟的刚体碰撞。
- 针对软体的碰撞测试。
水浮力计算。
可选的双精度模式，可允许大世界。

支持的平台

Windows（桌面或UWP）X86/X64/ARM32/ARM64
Linux（在Ubuntu上测试）x64/arm64
freebsd
Android X86/X64/ARM32/ARM64
平台蓝色（流行游戏机）x64
MACOS X64/ARM64
iOS X64/ARM64
msys2 mingw64
WebAssembly，请参阅此单独的项目。

所需的CPU功能

在x86/x64上，最小要求是SSE2。可以使用SSE4.1，SSE4.2，AVX，AVX2或AVX512编译该库。
在ARM64上，图书馆使用霓虹灯和FP16。在ARM32上，它可以不用任何特殊的CPU说明进行编译。

文档

要了解有关JOLT的更多信息，请转到最新的体系结构和API文档。还提供特定版本的文档。

要开始，请查看Helloworld示例。也可以使用Cmake FetchContent的Helloworld示例来展示如何将震动物理集成到CMAKE项目中。

我的GDC 2022谈话中详细介绍了jolt使用的某些算法：为“ Horizon Forbidden Forbidden West”进行震撼物理学（幻灯片，带有扬声器笔记的幻灯片，视频）。

编译

与Visual Studio 2019+，Clang 10+或GCC 9+一起编译。
使用C ++ 17。
仅取决于标准模板库。
不使用RTTI。
不使用异常。

如果您想在平台蓝色上运行，则由于NDA要求，需要提供自己的构建环境和PlatformBlue.h。该文件可在平台蓝色开发人员论坛上找到。

对于构建说明，请转到“构建”部分。从较旧版本的库升级时，请转到发行说明或API更改部分。

表现

如果您对使用多个CPU的震动缩放并与其他物理引擎进行比较感兴趣，请查看此文档。

文件夹结构

资产 - 此文件夹包含TestFramework，样本和JoltViewer使用的资产。
构建 - 包含构建库所需的一切，请参阅“构建”部分。
文档 - 包含图书馆的文档。
Helloworld-一个简单的应用程序，演示了如何使用Jolt Physics库。
JOLT-库的所有源代码都在此文件夹中。
JoltViewer-可以使用debugrendererrecorder类（a .jor文件）记录物理引擎的输出，此文件夹将源代码包含到可以可视化录制的应用程序的源代码。这对于例如从不同平台可视化performAtest的输出很有用。目前仅在Windows上可用。
PerformAncEtest-包含一个简单的应用程序，该应用程序运行性能测试并收集定时信息。
样本 - 其中包含样本应用程序，请参见“样本”部分。目前仅在Windows上可用。
TestFramework-一个可视化物理引擎结果的渲染框架。由样本和Joltviewer使用。目前仅在Windows上可用。
Unitests-一组单元测试，以验证物理引擎的行为。
Webincludes-物理引擎内部分析框架使用的许多JavaScript资源。