Cocos Creator:设置物理引擎

Cocos Creator:设置物理引擎
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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.js(GitHub | 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:

  • 刚体
  • Box/Sphere 碰撞组件
  • 触发和碰撞事件
  • 物理材质
  • 射线检测

PhysX

PhysX(GitHub)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builtincannon.jsBulletPhysX
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:

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);

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。

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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