设置物理引擎

点击编辑器上方菜单栏的 项目 -> 项目设置 -> 功能裁剪,在 3D -> 物理系统 中可以根据需要选择适合项目的物理引擎进行开发,也可以在开发过程中随时切换。目前 Creator 支持的物理引擎包括 Bullet (ammo.js)cannon.jsPhysXbuiltin,默认使用 Bullet(ammo.js)

物理引擎选项

物理引擎

Bullet (ammo.js)

ammo.js(GitHub | Gitee)是 bullet 物理引擎的 asm.js/wasm 版本,由 emscripten 工具编译而来。

ammo.js 模块较大(约 1.5MB),但它具有完善的物理功能,以及更佳的性能,未来我们也将在此投入更多工作。

builtin

builtin 内置物理引擎 仅有碰撞检测 的功能。相对于其它的物理引擎,它没有复杂的物理模拟计算,如果您的项目不需要这一部分的物理模拟,那么建议使用 builtin,使游戏的包体更小。

使用 builtin 进行开发时,请注意以下事项:

  • 只有 trigger 触发器类型的事件。
  • 3D 碰撞组件中的 IsTrigger 属性无效,所有的碰撞组件都只能用作 触发器
  • 3D 碰撞组件中的 Material 属性无效.
  • 3D 碰撞组件中的 Attachednull
  • 3D 物理 刚体组件 无效.
  • 3D 物理 恒力组件 无效。
  • 3D 物理 约束组件 无效。

cannon.js

cannon.jsGitHub | Gitee)是一个开源的物理引擎,使用 JavaScript 开发并实现了比较全面的物理模拟功能。cannon.js 模块大小约为 141KB

当选择的物理引擎为 cannon.js 时,需要在节点上添加 刚体组件 才能进行物理模拟。然后再根据需求添加 碰撞组件,该节点就会增加相应的碰撞体,用于检测是否与其它碰撞体产生碰撞。

目前 cannon.js 支持情况如下:

PhysX

PhysXGitHub)是由英伟达公司开发的开源实时商业物理引擎,它具有完善的功能特性和极高的稳定性,同时也兼具极佳的性能表现。

目前 Cocos Creator 支持的 PhysX 是 4.1 版本,允许在绝大部分原生和 Web 平台中使用。当发布到原生平台时,推荐使用 PhysX 物理,可以得到更好的物理性能,特别是发布到 iOS 时。

但由于 PhysX 目前的包体过于庞大(约 5MB)以及自身的一些限制,导致部分平台无法得到良好支持,包括:

  • 各类有包体限制的小游戏平台
  • 安卓 x86 设备

部分较新的平台和设备,例如 HarmonyOS 的设备,将在后续支持,请留意更新公告。Apple M1(Silicon)架构的设备已在 v3.4 支持。

除此之外,字节跳动平台提供了底层的原生物理功能,因此字节跳动小游戏中同样可以使用该功能,详情请参考 发布到字节跳动小游戏 - 原生物理

不同物理后端碰撞形状支持情况

功能特性 builtin cannon.js ammo.js PhysX
质心
盒、球
胶囊 可以用基础形状拼凑
凸包
静态地形、静态平面
静态网格 极其有限的支持
圆锥、圆柱
单纯形 有限的支持
复合形状
射线检测、掩码过滤
多步模拟、碰撞矩阵
触发事件
自动休眠
碰撞事件、碰撞数据
物理材质
静态、运动学
动力学
点对点、铰链约束(实验)
wasm

不使用物理

若不需要用到任何物理相关的组件和接口,可以取消物理系统选项的勾选,使游戏的包体更小。

注意:若物理系统选项处于取消勾选的状态,项目将不可以使用物理相关的组件和接口,否则运行时将会报错。

物理引擎的性能表现

主要针对各类小游戏平台和原生平台,并对使用 BulletPhysX 物理时的性能进行了对比:

  • 在原生和字节跳动小游戏平台上,使用 PhysX 物理可以得到更加良好的性能。
  • 在各类小游戏平台上,使用 Bullet 物理可以得到更加良好的性能。

物理引擎的效果差异

不同的物理引擎,其内部的设计和算法都不相同,因此会出现一些参数相同但是效果不同的情况,这些差异主要包括以下三类:

  1. 刚体组件上的 damping 属性

    由于 PhysX 物理使用了不同的阻尼算法模型导致的差异。但此差异已被内部消除,如果需要同步之前在 PhysX 中设置的阻尼值,可以参考以下代码进行转换:

     const dt = PhysicsSystem.instance.fixedTimeStep;
     const newDamping = 1 - (1 - oldDamping * dt) ** (1 / dt);
    
  2. 刚体组件上的 factor 属性

    由于 PhysX 物理只固定刚体自由度,没有提供刚体速度的缩放因子导致的,即刚体组件中的 Linear FactorAngular Factor 属性对 PhysX 物理只有固定效果。之后将会在内部消除此差异。

  3. 物理材质

    PhysX 中的物理材质支持静态摩擦系数和弹性系数,与 Creator 中的物理材质资源相比,缺少了动态摩擦系数。该系数目前与静态摩擦系数保持一致,这部分的差异目前暂时无法提供转换方式。

除了以上提到的几点之外,也存在其它算法的差异,例如数值积分方法、LCP 求解算法、求解精度等,因此始终会有不同的效果,不过这些在实际项目开发中不太容易感知。

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