讓3D畫(huà)面更真實(shí)　物理處理揭秘

可樂(lè)D

不少玩家朋友發(fā)現(xiàn)，在一些新出的游戲中都支持物理處理加速。而我們也了解到，在許多未來(lái)即將推出的3D游戲中也將支持物理處理加速。那么，到底什么是物理處理呢?為什么3D游戲常常需要對(duì)物理處理進(jìn)行加速呢?

什么是物理處理

簡(jiǎn)單地說(shuō)，物理處理就是借助于物理學(xué)原理，通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬處理，讓游戲或應(yīng)用軟件中物理現(xiàn)象表現(xiàn)出符合真實(shí)情況的計(jì)算，這是一種讓畫(huà)面更加真實(shí)的視覺(jué)處理技術(shù)。

這是概述性的話，新手理解起來(lái)可能比較抽象，為了方便理解，我們結(jié)合日常生活中物理事件來(lái)做一個(gè)解析：

一個(gè)小孩用石頭狠狠地砸向鄰居家的玻璃窗，玻璃碎了，碎片四濺，玻璃碎片反彈到小孩的衣服上，衣服被劃破了。在這個(gè)過(guò)程中包含了很多的物理事件，比如石頭與玻璃的碰撞玻璃破碎，碎片劃破衣服等。同理，如果想在游戲中真實(shí)地重現(xiàn)這樣的過(guò)程，讓畫(huà)面更加真實(shí)，那么計(jì)算機(jī)就需要對(duì)物理過(guò)程進(jìn)行模擬。

常見(jiàn)的物理處理有哪些

在游戲中加入物理效果，則可大大增強(qiáng)游戲的可玩性。比如可以扔石頭砸死怪物，石頭拋物線處理和撞擊過(guò)程：木箱子被砸碎每次形態(tài)都不一樣，并伴隨大量木片散落，射出去的箭矢會(huì)由于重力的作用而下墜，等等。實(shí)際上，在許多大家熟知的《極品飛車(chē)》、《超級(jí)瑪麗》，《半條命2》等游戲中都有大量類(lèi)似的物理處理。

為何要對(duì)物理處理進(jìn)行加速

一款精彩而充滿互動(dòng)性的游戲需要豐富而真實(shí)的物理效果，但是由于處理器運(yùn)算能力是有限的，無(wú)法對(duì)所有的物理過(guò)程進(jìn)行處理，而無(wú)法將最真實(shí)的畫(huà)面呈現(xiàn)出來(lái)。

比如我們想在游戲中表現(xiàn)真實(shí)的煙霧，最好的方式是計(jì)算每一個(gè)煙塵粒子的運(yùn)動(dòng)狀況，最后總結(jié)起來(lái)形成煙塵，但由于處理器的浮點(diǎn)運(yùn)算能力有限，而且在游戲中還要進(jìn)行其他計(jì)算，對(duì)于煙塵這種由上萬(wàn)個(gè)粒子的個(gè)體行為組成的物理系統(tǒng)，處理器資源就會(huì)嚴(yán)重告罄。

這時(shí)，計(jì)算機(jī)就需要一種能夠適合大規(guī)模并行計(jì)算，或者專(zhuān)為物理處理設(shè)計(jì)的處理設(shè)備，以滿足物理計(jì)算越來(lái)越復(fù)雜的需求，這就是物理處理加速。

哪些硬件可以進(jìn)行物理處理加速

實(shí)際上，物理加速處理是一種基于硬件的軟件模擬運(yùn)算，在很早以前有專(zhuān)門(mén)的物理加速卡來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但是現(xiàn)在NVIDIAAMD-ATI等顯卡已經(jīng)在GPU中加入了物理處理引擎。目前，主要物理處理引擎API有NVIDIA的PhysX和lnlte的Havok兩種。

★真正的物理“加速”：PhysX

NVIDIA的PhysX物理加速技術(shù)是目前真正可以稱(chēng)得上是“加速”的物理處理技術(shù)。PhysX的優(yōu)點(diǎn)在于可以使用NVIDIA主流的GeForce 9系列顯卡進(jìn)行物理加速計(jì)算。由于GPU在浮點(diǎn)運(yùn)算方面的性能超出CPU，PhysX利用這一優(yōu)勢(shì)，將GPU強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算性能用于物理計(jì)算，極大提升了物理計(jì)算的性能。

小提示：

PhvsX在保證強(qiáng)大計(jì)算性能的前提下，有效提高物理加速的易用性，用戶只需安裝額外驅(qū)動(dòng)就可以輕松使用物理加速技術(shù)了。實(shí)際上，除了GeForce 9，安裝了新驅(qū)動(dòng)后GeForce 8系列顯卡也可以使用PhysX技術(shù)。

★支持更加廣泛的物理加速：Havok

相比NVlDlA的PhysX，InteI的Havok更為成熟，支持也更為廣泛。但是因?yàn)镮ntel自身的獨(dú)立顯卡性能較弱，而使得Havok的弱點(diǎn)也非常明顯——沒(méi)有強(qiáng)力GPU來(lái)提供支持。不過(guò)好在AMD-ATI已經(jīng)宣布支持Havek，并且有可能仿照NVIDIA在未來(lái)的Radeon系列顯卡中加入對(duì)Havok的計(jì)算支持。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一件好事。

小提示：

H8VOk成立于1998年，是一個(gè)專(zhuān)門(mén)為游戲開(kāi)發(fā)商提供物理仿真技術(shù)的公司。InteI于2007年9月收購(gòu)了Havok及旗下所有物理加速技術(shù)包括游戲版權(quán)。

相關(guān)資料：常見(jiàn)的物理處理

碰撞計(jì)算：在碰撞計(jì)算中，對(duì)兩個(gè)物體的接觸和受力情況進(jìn)行全面分析，最后得出符合真實(shí)的碰撞表現(xiàn)。這種物理處理在球類(lèi)游戲中最常見(jiàn)，如《FIFA》、《足球經(jīng)理》等。

爆炸計(jì)算：爆炸物體的氣流沖擊、碎片運(yùn)動(dòng)、對(duì)周?chē)矬w的影響都將納入計(jì)算范圍。幾乎在所有戰(zhàn)爭(zhēng)類(lèi)或射擊類(lèi)游戲中都需要這種物理處理，比如大家熟悉的《反恐精英》、《孤島驚魂》等。

毛發(fā)模擬計(jì)算：最常見(jiàn)的如美女的長(zhǎng)發(fā)、怪物身上的毛發(fā)等，如果想讓飄揚(yáng)的長(zhǎng)毛足夠真實(shí)，物理計(jì)算最好能精確到每一根毛發(fā)的狀態(tài)，很顯然這將會(huì)耗費(fèi)大量的浮點(diǎn)資源。

流體計(jì)算：比如流水、油等材料的物理運(yùn)動(dòng)計(jì)算。比如從高處將一杯水倒下，此時(shí)水在空中的形態(tài)、運(yùn)動(dòng)情況，跌落到地面時(shí)的撞擊情況，水花、流動(dòng)方向、擴(kuò)散情況等都屬于流體計(jì)算的內(nèi)容。

粒子計(jì)算：這也是物理計(jì)算中的重要內(nèi)容，比如要真實(shí)地模擬火焰、煙塵效果，就需要大量的粒子計(jì)算，這在絕大多數(shù)游戲中都會(huì)碰到。

柔性物體計(jì)算：布料運(yùn)動(dòng)計(jì)算是這一計(jì)算中最常見(jiàn)的一種，這也是非常難的物理計(jì)算，因?yàn)椴剂仙厦恳粋€(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)都有必要詳細(xì)地進(jìn)行計(jì)算，否則難以呈現(xiàn)布料輕盈、柔軟而且灑脫的效果。