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JoltPhysics

C/C++

5.2.0

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震動物理

多核友好的剛性身體物理和碰撞檢測庫。適用於遊戲和VR應用程序。 Horizon禁止西部使用。


YouTube視頻顯示了用震動物理模擬的Ragdoll樁。

有關更多演示和視頻，請轉到“樣本”部分。

設計注意事項

為什麼要創建另一個物理引擎？首先，這是一個個人學習項目。其次，我想解決現有物理引擎遇到的一些問題：

遊戲所做的不僅僅是模擬物理學。這些事情發生在多個線程中。我們強調在主要模擬更新之外同時訪問物理數據：
- 模擬部分可以在後台加載 /卸載。我們在背景線上準備一批物理機構，而無需鎖定或影響模擬。我們將批次插入模擬中，對性能的影響最小。
- 碰撞查詢可以平行於添加 /刪除或更新車身。如果對身體的更改發生在同一線程上，則將立即看到更改。如果更改發生在另一個線程上，則查詢將在狀態之前或之後看到一致的。另一種選擇是擁有世界的讀寫版。這樣可以防止立即看到變化，因此我們避免這種情況。
- 碰撞查詢可以平行於主要物理模擬。在模擬步驟之前，我們進行了粗糙的檢查（廣泛的查詢），並在後台進行精細檢查（窄相查詢）。這樣，可以在多個幀中分散長期運行的過程（例如導航網格生成）。
加載 /卸載內容時，意外喚醒身體會導致性能問題。因此，創建時身體不會自動醒來。移除屍體時，鄰近的屍體不會被喚醒。如果需要，可以手動觸發。
模擬確定性地運行。您可以通過僅將輸入複製到仿真來將仿真複製到遠程客戶端。閱讀確定性模擬部分以了解限制。
我們試圖模擬現實世界中剛體的行為，但進行近似。因此，該庫應主要用於遊戲或VR模擬。

特徵

使用連續碰撞檢測對各種形狀的剛體模擬：
- 領域
- 盒子
- 膠囊
- 錐形膠囊
- 圓柱
- 錐形缸
- 凸船體
- 飛機
- 化合物
- 網格（三角形）
- 地形（高度場）
模擬身體之間的約束：
- 固定的
- 觀點
- 距離（包括彈簧）
- 合頁
- 滑塊（也稱為棱鏡）
- 錐體
- 架子和小齒輪
- 齒輪
- 滑輪
- 光滑的樣條路徑
- 扭動扭動（用於人形肩膀）
- 6 dof
驅動約束的電動機。
碰撞檢測：
- 鑄造光線。
- 測試形狀與形狀。
- 施放形狀與另一種形狀。
- Broadphase僅測試快速確定哪些對象可能相交。
傳感器（觸發量）。
動畫ragdolls：
- 硬鍵鍵（僅運動學僅剛體）。
- 軟鍵（在動態剛體上設置速度）。
- 驅動約束電動機到動畫姿勢。
- 將高細節（動畫）骨骼映射到一個低細節（Ragdoll）骨骼上，反之亦然。
遊戲角色模擬（膠囊）
- 僵硬的身體特徵。在物理模擬過程中移動。最便宜的選擇和最準確的角色和動態物體之間的碰撞響應。
- 虛擬字符。在模擬中沒有剛體的身體，但使用碰撞檢查模擬一個體。在物理更新之外更新以獲得更多控制。與動態體的相互作用較少。
車輛
- 車輛車輛。
- 追踪車輛。
- 摩托車。
柔軟的身體模擬（例如，軟球或一塊布）。
- 邊緣約束。
- 二面彎約束。
- 四面體體積約束。
- 遠程附件約束（也稱為Tethers）。
- 限制模擬以保持在皮膚頂點的一定範圍內。
- 內部壓力。
- 與模擬的剛體碰撞。
- 針對軟體的碰撞測試。
水浮力計算。
可選的雙精度模式，可允許大世界。

支持的平台

Windows（桌面或UWP）X86/X64/ARM32/ARM64
Linux（在Ubuntu上測試）x64/arm64
freebsd
Android X86/X64/ARM32/ARM64
平台藍色（流行遊戲機）x64
MACOS X64/ARM64
iOS X64/ARM64
msys2 mingw64
WebAssembly，請參閱此單獨的項目。

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編譯該庫。
在ARM64上，圖書館使用霓虹燈和FP16。在ARM32上，它可以不用任何特殊的CPU說明進行編譯。

文件

要了解有關JOLT的更多信息，請轉到最新的體系結構和API文檔。還提供特定版本的文檔。

要開始，請查看Helloworld示例。也可以使用Cmake FetchContent的Helloworld示例來展示如何將震動物理集成到CMAKE項目中。

我的GDC 2022談話中詳細介紹了jolt使用的某些算法：為“ Horizon Forbidden Forbidden West”進行震撼物理學（幻燈片，帶有揚聲器筆記的幻燈片，視頻）。

編譯

與Visual Studio 2019+，Clang 10+或GCC 9+一起編譯。
使用C ++ 17。
僅取決於標準模板庫。
不使用RTTI。
不使用異常。

如果您想在平台藍色上運行，則由於NDA要求，需要提供自己的構建環境和PlatformBlue.h。該文件可在平台藍色開發人員論壇上找到。

對於構建說明，請轉到“構建”部分。從較舊版本的庫升級時，請轉到發行說明或API更改部分。

表現

如果您對使用多個CPU的震動縮放並與其他物理引擎進行比較感興趣，請查看此文檔。

文件夾結構

資產 - 此文件夾包含TestFramework，樣本和JoltViewer使用的資產。
構建 - 包含構建庫所需的一切，請參閱“構建”部分。
文檔 - 包含圖書館的文檔。
Helloworld-一個簡單的應用程序，演示瞭如何使用Jolt Physics庫。
JOLT-庫的所有源代碼都在此文件夾中。
JoltViewer-可以使用debugrendererrecorder類（a .jor文件）記錄物理引擎的輸出，此文件夾將源代碼包含到可以可視化錄製的應用程序的源代碼。這對於例如從不同平台可視化performAtest的輸出很有用。目前僅在Windows上可用。
PerformAncEtest-包含一個簡單的應用程序，該應用程序運行性能測試並收集定時信息。
樣本 - 其中包含樣本應用程序，請參見“樣本”部分。目前僅在Windows上可用。
TestFramework-一個可視化物理引擎結果的渲染框架。由樣本和Joltviewer使用。目前僅在Windows上可用。
Unitests-一組單元測試，以驗證物理引擎的行為。
Webincludes-物理引擎內部分析框架使用的許多JavaScript資源。