PhysX SDK物理引擎开发包使用教程

AGEIA的PhysX处理器是世界上首款物理模拟处理器 (PPU), 该处理器将解除中央处理器进行物理模拟的负担。PhysX PPU 的设计构架基于顶点的多线程操作，允许游戏开发人员进行精确、流畅和动画创作和运动模拟，例如毛发、布料、液体、流体等。目前 AGEIA 的PhysX处理器是世界上第一款也是唯一一款专注于物理算法处理器的产品.

利用PhysX SDK物理引擎开发包来实现我们仿真的效果时，一般需要以下几个步骤：

（1）     PrintControls();

（2）     InitGlut(argc, argv);

（3）     InitNx();

（4）     glutMainLoop();

（5）     ReleaseNx();

其中最为主要的函数是InitNx（），也既是初始化PhysX，创建一个PhysX SDK实例以及建立我们的场景。下面具体分析各个函数的作用。

一． PrintControls();

显而易见，利用该函数的目的是在告诉玩家该如何进行操作。操作的按键可根据自己的喜好进行设置。

二． InitGlut(argc, argv);

PhysX是OpenGL上开发的，所以在初始化PhysX实例之前，必须建立一个OpenGL的框架。

①.    glutInit(&argc, argv) 用来初始化GLUT，并且处理任意的命令行变量

②.    glutInitWindowSize(int width, int size) 指定了窗口以像素为单位的尺寸

③.     glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH) 建立一个带有双缓存、RGB颜色模型和很大缓存的窗口

④.    glutCreateWindow（char* string） 创建一个具有OpenGL创建的窗口，string为该窗口的窗口名

⑤.    glutSetWindow（）

⑥.    glutDisplayFunc(RenderCallback) 渲染

ProcessCameraKeys();

     SetupCamera();

         if (gScene && !bPause)

     {

        GetPhysicsResults();

ProcessInputs();根据选择的对象，给该对象施加前后、上下、左右不同方向的力，然后调用对象的方法addForce，产生不同的物理效果

        StartPhysics();

     }

    // Display scene

     RenderActors(bShadows);

调用函数DrawActor(NxActor* actor)将场景中的物体渲染出来，实在是在DrawActor(NxActor* actor)函数中根据物体形状调用不同形状的绘画函数将物体渲染出来的。在渲染的过程中，利用显示列表绘制不同形状的物体。在PhysX中，物体形状分为以下几种：NX_SHAPE_PLANE(面板状), NX_SHAPE_BOX(盒子状), NX_SHAPE_ SPHERE(球形状), NX_SHAPE_CAPSULE(胶囊状), NX_SHAPE_CONVEX(凸多边形状), NX_SHAPE_MESH(网状状)。

当bShadows为true时，渲染物体的阴影；为false时就不绘制

     DrawForce(box, gForceVec, NxVec3(1,1,0));

        将物体受力的受力方向渲染出来

⑦.    glutReshapeFunc(ReshapeCallback)

设置窗口

⑧.    glutIdleFunc(IdleCallback);

  

⑨.    glutKeyboardFunc(KeyboardCallback);

⑩.    glutKeyboardUpFunc(KeyboardUpCallback);

⑪.    glutSpecialFunc(SpecialCallback);

在此，调用ResetNx（），重新渲染

⑫.    glutMouseFunc(MouseCallback);

⑬.    glutMotionFunc(MotionCallback);

⑭.    MotionCallback(0,0);

三． InitNx() 因为我们需要初始化PhysX SDK实例，并且建立我们需要的场景；所以我们需要设置以下几个变量，并且将它们设置为全局变量

        NxPhysicsSDK* gPhysicsSDK = NULL; //PhysX SDK实例对象

NxScene* gScene = NULL; //场景对象

NxVec3   gDefaultGravity(0,-9.8,0);

***注意：坐标系的方向指向，在PhysX、OpenGL以及3DMax都有一些不一样，当运行里面的demo的时候就可以体会到。它们的坐标系分别如下：    

 

   下面就在InitNx（）中开始初始化实例以及建立场景.

①.    实例化 physics SDK

gPhysicsSDK = NxCreatePhysicsSDK(NX_PHYSICS_SDK_VERSION);

初始化完Physics SDK后，只是简单的一个实例。可以通过设置实例的物理参数来充实我们的模拟效果.

gPhysicsSDK->setParameter(NX_SKIN_WIDTH, 0.01);

②.    创建场景

            NxSceneDesc sceneDesc; //场景表述表对象

            sceneDesc.gravity = gDefaultGravity;

        sceneDesc.broadPhase = NX_BROADPHASE_COHERENT;

        sceneDesc.collisionDetection    = true;

            gScene = gPhysicsSDK->createScene(sceneDesc);

在PhysX中，不管是创建场景还是创建各个物体角色时，都是先通过各自对应的描述器（翻译的不是很准确）设置场景和各个物体的物理参数，用来模拟真实的世界环境和物体。建立好表述器后，通过函数 createSce ne（ NxSceneDesc ）函数就可以建立需要的场景对象。

一般情况下，场景描述器的参数就是设置重力加速度 sceneDesc.gravity ，是否进行碰撞检测 collisionDetection , true为进行， 在PhysX SDK中描述器被广泛的应用. 描述器包括所有你创建物体的信息 broadphase-coherent 是三种碰撞检测中的一种。

gPhysicsSDK->setParameter(NX_SKIN_WIDTH, 0.01);

当相互碰撞的物体的材质都很软的时候，在现实中就会发现当发生碰撞的时候物体之间就会相互嵌入一部分，在这里我们就可以利用物理参数 NX_SKIN_WIDTH ，它的默认值为0.05m，该值越大，嵌入的就越多

 

同时，我们可以对场景中的所有物体创建材质。创建的材质定义了碰撞和物体材料的物理属性。比如反弹系数、静摩擦力、滑动摩擦力等。

 

             // Create the default material 通过材质索引创建一个材质的对象

             NxMaterial* defaultMaterial = gScene->getMaterialFromIndex(0);

            defaultMaterial->setRestitution(0.5);

             defaultMaterial->setStaticFriction(0.5);

            defaultMaterial->setDynamicFriction(0.5);

 

创建物体，以box为例

NxActor* box = CreateBox(NxVec3(5,1,0));

NxActor* CreateBox(const NxVec3& pos)

{

        // Add a single-shape actor to the scene

        NxActorDesc actorDesc;

        NxBodyDesc bodyDesc;

 

        // The actor has one shape, a box

        NxBoxShapeDesc boxDesc;

        boxDesc.dimensions.set(0.5,1,0.5);

        actorDesc.shapes.pushBack(&boxDesc);

 

        actorDesc.body = &bodyDesc;

        actorDesc.density = 10;

        actorDesc.globalPose.t = pos;

        return gScene->createActor(actorDesc); 

}

我们创建一个角色参与者box，它的类型为 NxActor* 。建立该对象的时候需要设置它的描述器，然后利用函数 createActor(NxActorDesc actorDesc) 将该对象加入场景中。每一个对象又有和自己形状相对应的描述器。利用它设置对象的物理参数。 boxDesc 该描述器描述了该盒子的长、宽、高分别为0.5，初始化的位置以及该盒子的密度。

③.    创建完所有的物体对象时，调用 UpdateTime() 得到从上一帧渲染到现在经过的时间

④.    当创建的场景成功，利用函数 StartPhysics() 开始它的第一帧模拟。

            void StartPhysics()

{

    // Update the time step

            NxReal deltaTime = UpdateTime();

 

                // Start collision and dynamics for delta time since the last frame

                gScene->simulate(deltaTime);

                gScene->flushStream();

}

simulate(deltaTime) 是PhysX 解决物理学的关键

              flushStream() 对时间步进行仿真

四． glutMainLoop()

程序将一直停留在glutMainLoop()中，直到用户自己结束。当场景一旦被渲染后， 在 每次 设置下一场景时 ， RenderCallback() 回调函数 将 被调用

五． ReleaseNx()

    删除场景中所有的物体对象以及场景本身