Представлен публике публичный инициатива движка симуляции физических процессов Box3D

Разработчмк Эрин Катто (автор проекта Box2D) сообщил о создании открытого движка симуляции физических процессов под названием Box3D. Решение представляет собой форк Box2D, имеющий идентичную архитектуру, но переработанный и расширенный для использования в трёхмерных играх. Исходный код проекта написан на языке C и опубликован на GitHub под лицензией MIT. Поддерживается сборка для Linux, Windows и macOS.

Проект движка Box3D создан в процессе разработки студией Kintsugiyama нового 3D‑шутера The Legend of California. В работе над этим решением задействован Катто. В игровом проекте применяется ядро Unreal Engine, но разработчиков не устроил предлагаемый в нём штатный физический движок Chaos. У команды возникли проблемы с отсутствием учёта гироскопических крутящих моментов, в частности, тонкие объекты неестественно долго вращались. Равным образом в проекте были баги с непрерывным обнаружением столкновений, нереалистичное поведение падающих деревьев и низкая эффективность при обработке сотен тысяч объектов.

По информации OpenNET, изначально в команде проблемы планировали решить создав форк физического движка Jolt, но затем по совету создателя движка Rubikon, задействованного в игре Half‑Life, за основу был взят разработанный в качестве хобби упрощённый вариант Rubikon‑Lite, который был переработан, используя код и оптимизации из Box2D для совмещения имевшихся 3D‑возможностей с наработками из движка Box2D. В итоге почти все программный интерфейс, структуры данных и алгоритмы в Rubikon‑Lite были заменены на код из Box2D, а от Rubikon‑Lite остались лишь алгоритмы построения выпуклой оболочки и обработки 3D‑столкновений. Получившийся ядро с ведома автора Rubikon‑Lite и компании Kintsugiyama было решено опубликовать как отдельный открытый проект Box3D.

Катто опубликовал начальный версия Box3D 0.1, который отмечен, как имеющий качество альфа‑версии. Основная запланированная функциональность реализована, но требуется доработка документации и тестирование. Помимо игры The Legend of California, свежий ядро уже задействован в игровой платформе s&box, открытом игровом движке Esoterica и многопользовательской космической игре Space Game, рассчитанной на 1000 игроков.

Для 3D‑игр в новом движке добавлены такие возможности, как расчёт столкновений с полигональной сеткой (мешем) и высотными картами, используемыми при генерации ландшафта, что позволило реализовать в игре The Legend of California реалистичные эффекты падения деревьев на воксельные поверхности. Добавлена сопровождение предварительно просчитанных (baked) составных столкновений, скомпонованных из нескольких простых форм, значительно снизившая потребление ресурсов при симуляции столкновений огромного числа типовых мелких объектов.

Среди перенесённых в Box3D возможностей, ранее имевшихся в Box2D:

• непрерывное определение столкновений (обработка движения объекта как непрерывной траектории), фильтрация столкновений и генерация событий при соприкосновении объектов. Поддержка сферических, капсульных и оболочечных форм для определения столкновений. Оптимизированный при помощи SIMD‑инструкций обработчик соприкосновения объектов.

• Sub‑stepping Solver для повышения точности симуляции за счёт разделения этапов симуляции на несколько более мелких шагов.

• использование метода раскраски графов для обработки больших групп связанных объектов.

• контроллер персонажа, отвечающий за обработку движения, столкновений и взаимодействия персонажа с окружающими объектами.

• поддержка трассировки лучей, трассировки форм и проверки пересечений при сканировании окружающего пространства. Система сенсоров для обнаружения объектов в пространстве.

• Soft Step Solver для расчёта физики твёрдых тел при сложных взаимодействиях.

• сопровождение заморозки состояния групп неактивных или статичных объектов для экономии ресурсов.

• сопровождение разнообразных соединений и типов связей между объектами, в том числе шарниры, пружины, моторы, сварку и колёса, с возможностью гибкой настройки каждого соединения. Расчёт сил сжатия и растяжения, с которыми объекты воздействуют друг на друга.

• функция генерации событий при начале движении, остановке или стабилизации объекта.

• хуки для многопоточной обработки с опциональным внутренним планировщиком.

• использование для координат типа double, позволяющего создавать огромные миры.

• кроссплатформенный детерминизм, обеспечивающий получение идентичного результата на разных аппаратных платформах.

• сопровождение записи и воспроизведения симуляции.

• C программный интерфейс и C‑код, соответствующий стандарту C17.

Из планов на будущее автор проекта заявил о расширении возможностей, связанных с движениям персонажей, усовершенствовании механизмов предотвращения «призрачных» столкновений (ghost collision), внесении оптимизаций и усовершенствование обработки соединений (joint solver). В репозитории проекта будет предоставлена функция отправки pull‑запросов с изменениями от представителей сообщества после подписания соглашения о передаче имущественных прав на код (CLA).