物理引擎Havok教程(三)物理组件初探

 物理引擎Havok教程(三)
物理组件初探

作者：上官婉儿

 

      这一期将初步介绍Havok最重要的一个组件Physics组件。这个组件主要做刚体物理学的模拟。这一期讲一下它的工作原理和流程。

1.它是如何工作的？
      在游戏中使用Havok，一般遵循这样的步骤，先创建好一个连续的模拟并准备好渲染系统，然后进行一次模拟，渲染器取得模拟的结果，在一秒内进行若干次的渲染。在Havok的SDK中，就称这样的一个时间片叫一帧。我们来看一下，Havok的工作流程。假设所有工作都已经初始化好了，Havok在每一帧的工作流程如下所示：

 

 

图片取自Havok的SDK文档。
下面分别介绍各个步骤。

 

1.1 建立模拟区域(Set up simulation islands)
 Havok使用模拟区域来划分一组一组的物理对象。通过将所有整个物理世界的对象划分为各个小的区域来进行模拟，可以更好的利用系统的CPU和内存资源。而且，如果某个区域内的所有对象都已失效(deactivated)，那么简单的失效整个区域即可，以后就不必再参与模拟。模拟区域是由系统自动设置的，用户不必自己建立。
 模拟区域还管理Havok的失效系统(deactivation system)，任何停止移动的对象，都符合失效的条件，一个失效的对象就不必再模拟了，这样可以节约CPU资源。每一个对象都有一个失效器(deactivator)，通过查询自己的状态，它可以告诉系统，是否可以安全的使自己失效。
 如果使用默认的失效类型，如果一个模拟区域内的所有对象都符合失效的条件，整个区域就会被失效。而一旦区域内的某个刚体重新有效，这个区域内的所有其他刚体也会被重新有效。
 下面的步骤都是基于每一个模拟区域来说的。

 

1.2 施加作用(Applying actions)
 通过施加作用，你可以在模拟的过程中控制物体的状态。每一个模拟步骤，系统都会调用你向物理世界中添加的每一个作用的applyAction()方法。使用Havok提供的接口，可以实现自定义的作用(actions)。

 

1.3 建立约束(Setup Constraints)
 场景中的约束都是经过处理的。包括接触约束，它可以防止两个物体相互穿插。你也可以在物体之间指定特定的约束类型，比如，铰链或者球状关节(hinges,ball-and-socket joints)。当然你也可以创建自定义的约束。

 

1.4 Solve
 在刚体世界里，物体是不应该相互穿插的，如果出现，就是一个错误。为了避免这样的错误，我们需要移动一下物体。而解决器(Solver)的职责就是计算避免这个错误所需要的移动量，并把这个信息传递给下一个步骤，整合。

 

1.5 整合(Integration)
 整合器(integrator)计算新的运动状态(初始和终了的位置的旋转，速度，加速度等等)，对每个模拟的对象，会考虑解决器提供的信息。然后对象新的位置和旋转就可以传递给游戏，更新游戏对象。

 

1.6 碰撞检测(Collision detection)
 在Havok中，碰撞检测被分成了三个阶段。broadphase碰撞检测,它可以快速地得到一个近似的结果，它查找所以潜在的可能碰撞的一对对的物体。midphase碰撞检测,它从潜在的碰撞中提取更多的细节信息。最后是narrowphase碰撞检测，它确认这些成对的物体中到底哪些实际碰撞了。如果发现了碰撞，narrowphase就用这些信息，创建碰撞代理(collision agents)和碰撞接触点。这些碰撞代理和接触点，会提供给接下来的一个模拟帧使用。
 每个物理对象都有hkpCollidable成员，它有一个hkpShape成员，定义用于碰撞检测的对象的形状。物体可以有各种形状，从简单的方体、球体到更复杂的混合形状以及网格。

 
 说明，这里我讲SDK中的专用术语都翻译成了中文，翻译得不一定准确，所以每一个术语后面都有它的英文原词，方便你查看SDK文档。

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