PhysX入门教程（全）

Posted 2021-02-07 skiwnchiwns

一、安装
在国际上出名的物理引擎有Havok，Vortex，ODE，Novodex，Takamak等等其中ode是一个免费开源的物理引 擎，而Novodex就是PhysX的前身被Ageia收购之后改名为PhysX，是一个可以免费用于非商品用途的引擎。在这里选用PhysX来作为 入门教程，主要是因为它的帮助比较丰富而且开发包可以免费获得。
关于PhysX sdk的安装.首先要进入http://support.ageia.com下载SDK，网站http://support.ageia.com下載安裝 文件.請注重的是Ageia的SDK只对注册用户开放下载。注册是免费的，但似乎要经过审核才会开通，不过一般都会通过的。我注册的时候似乎是第二天才收 到开通邮件。有两个安装文件是必须下载的System Software.exe和PhysX 2.3.3 SDK Core.exe前一个是底层驱动后一个是程序内核最新的SDK是2.4.1但是只针对商业客户开放。对于初学者来说最好把PhysX 2.3.3 SDK Training Pragrams.exe也一起下载，里面包含了从初级到高级的一系列教程，对学习这个引擎很有帮助。把所有东西下载下来之后，接着是安装了安装很简 单一路next下去就可以了但是为了让VC中设置方便一点建设把PhysX 2.3.3 SDK Core.exe的安装路径改短一点例如我的就是安装在D:/PhysX中。
安装好了之后后开始对VC编译环境进行设置。
首先在Tools→Options→Directories→Inclund Fik中加入以下目录.
D:/PhysX/SDKS/Physics/include
D:/PhysX/SDKS/Founddation/include
D:/PhysX/SDKS/PhysXLoader/include
然后在…àLibrary Fiks中加入以下目录：
D:/PhysXdks/LIB/Win32
以 上用到的“D:/PhysX”指的是sdk安装目录以你机器中的安装路径为准本教程的示例程序用到了opengl和glut作为渲染引擎你的计算机 如何没有安装glut库那也请先到www.opengl.org上www.opengl.org下载一个安装上去。在这里就不打算深入讨论glut了， 没有基础的朋友可以先自学一下。

二.、PhysX概述
首先来介绍一下PhysX编程的几个术语以及它们之间的相互联系。
1. Scene场景：就像演员表演都需要一个舞台一样 PhysX的所有物理运动都在这个scene中进行。
2. Actor角色：在场景中所有参与运算的实体都是一个角色或许我这样表达不是很准确大家慢慢体会吧!
3. bosy刚体：用来记录物体之间世界交互的各种系数如速度阻尼等.
4. shape形状：描述和表达某一角色的形状PhysX中提供4种基本形状，盒子，球，胶囊以及平面。

从 上面图可以看到，PhysX编程其实很简朴首先定义各种不同的角色（actor）然后指定每个角色的形状（shape）属性和刚体（body）属 性，最后是把这些角色都加入到场景（scene）空间中去这样就可以构造出一个完整的物理世界。下面我将详细描述编程的步骤.
三.编程实现
1.创建scene
NxsceDesc sceneDesc:
SceneDesc.grauity ＝ gDefaultGravity;//指定重力加速度(-9.81f)
SceneDesc.broadphase ＝ NX_BROADPHASE_COHERENT;
SceneDesc.collisionDetection＝ true; //是否开启碰撞检测
Gscene ＝gPhysicsSDK→createScene(sceneDesc);
首先我们要创建一个场景的描述(Descriptor)，PhysX SDK就利用这个场景描述结构来创建生成一个场景实例.
描述(Descriptor)在整个SDK编程过程中会被广泛地使用。描述其实就是一个数据结构主要是用来保存各种在创建实体时所需要的相关信息。你可以调整描述体中各种参数来达到不同的效果当然你可以不作任何修改这样的话实体在创建时会使用描述体的默认值。
在本例子中我们创建一个指定了重力加速以及碰撞检测算法的场景实例。PhysX SDK中提拱了三种碰撞检测算法提拱给大家选择.这里选用的是“broad phase-coheret collison detoction”。
2.给场景（scene）增加物理材质（Materials）
物理材质指的是某一详细物体的表面属性和碰撞属性这些属性可以确定一个物体和另一个物体发生碰撞时，是如何在该的物体上反弹滑动或者滚动的。
你可以给场景中的所有物体指定一个相同的默认物理材质。
//创建默认材质
Nxmaterial* defaultMaterial=gscene → getMaterialFromIndex（0）;
Default Material→setRestitution（0.9）;//还原系数为0的时候没有还原.
DefaultMaterial→setStaticFriction（0.5）;//静摩擦系数.
DefaultMaterial→setDynamicFricfion（0.5）;//动摩擦系数.
以上材质的系数最小值都是0最大值是1，假如要实现一个物体落在地上会自动弹跳那就得把还原系数设得大一点。
3.创建地面
在本程序例子中只有两个角色实体地面和盒子.我们首先来看如何创建地面.
NxPlane shapeDesc planeDesc;
NxActorDesc actorDesc;
actorDesc.shapes.pushBack（&phane Desc）;
gscene→createActor（AcforDesc）;
创建一个地面角色这可能是角色创建的最简朴的方法了只用到了四行代码首先分别创建一个平面形状描述和角色描述两个描述都不作任何修改也就是使用它们的默认值.平面的中央位于世界坐标原点（000）处，而法线则是指向y轴的正方向。
第二步把平面描述添加到角色描述中的形状列表中去，从这里我们也可以看到，一个角色是可以包含多个形状物体的。
第 三步就是把角色加到场景（scene）中去，也许你会注意到，前面我们所说的一个角色实体必须包括形状描述和刚体描述，两大部份，为什么这里只有形状描 述呢？其实，刚体描述也是存在的，当你没有为它指定的时候，角色创建时会自动生成一个默认的刚体描述。一个刚体的默认值是这样的：它不会移动但是会把与它 发生碰撞的物体反弹回去。因为它的质量是无限大的。
4、 创建盒子
前面介绍了如何创建一个地面，这是场景中最简朴的一个角色了下面我们将要创建一个稍为复杂一点的角色，一个盒子。
Int size=5
NxBodyDesc BodyDesc;
BodyDesc.angularDamping=0.5f;
BodyDesc.linearVelocity=NxUec3（0.0f0.0f0.0f）
NxBoxShapeDesc BoxDesc;
BoxDesc.dinesions=NxUec3（float（size）float（size）float（size））;
NxActorDesc BoxActorDesc;
BoxActorDesc.shapes.pushBack（&BosDesc）;
BosActorDsec.body= &BodyDesc;
BoxActorDesc.desity=0.10f;
BoxActorDesc.globalpose.t=NxVec3（0.0.20.0.0.0）;
Gscene→createActor（BoxActorDesc）→userData=（viud*）size;
这 里我们创建了一个叫“Box”的场景角我。我们可以看到，盒子角色完整地包含了形状和刚体两大部份。和创建平面角色不同的是盒子角色描述中多了 “desity”“globalpose”两个分量分别指的是密度和初始位置SDK会根据密度和体积来自动计算角色的质量。
“globalpose”指的是在世界位标中的相对位置值得注重的是:
PhysX中与坐标尺寸相关的数值其单位都是“米”(m)。
5.绘制与运动
完成了以上的预备工作之后接下来便是检验成果的最后冲刺了.
Whik(nbActors--)
｛
NxActor*actor=*actors++;
If(!actor->userData) continue;
glpushMatrix();
float glamat[16];
actor->getGlobalPose().getColumnMajor44(glmat);
glColor4f(1.0f1.0f1.0f1.0f);
glMultMatrix(glmat);
glutWireCube(float(int(actor→userData))*2.0f);
glPopMatrix();
｝
上面是绘制场景的程序这里因为不需要绘制地面因此第一行跳过平面角色直接绘制盒子.
OK现在我们可以让程序运行起来了在窗口可以看见生成的一个立方体盒子.但是为什么那个盒子不会落下来，不会运动呢？这是因为我们还没有加入实时运算函数。在绘制盒子之前加入以下三行:

Gscene→fetchResults（NX_RIGID_BODY_FINFSHED）;
gsceng→Simulate(1/60.0f);
gscene→flushstream();
这样盒子就会产生自由落体运动其中simulate(1/60.0)是一个积分函数用来求位移.这里用到了固定间隔时间1/60.0秒其实最好是使用一些系统时间函数来计算上一次刷屏到现在的时间，这样会让物体运动更加逼真。
四.总结
这 是一个PhysX物理引擎的Hello World入门程序为了让大家更清楚地看到程序总体框架我把程序的功能尽量写得简朴。在接下来的一段时间里我会写一些复杂的相关教程希望各位网友 友持。当然，我也是一边学一边写，难免会出现错差，假如你们发现我的文章有问题的话，请E-mail:[email protected] 告诉知我，也欢迎在这方面有共同爱好的朋友来信交流.
特殊感谢我身边一个朋友的支持!
五、源代码

// A minimal Novodex application test.
// 以下代码，先安装好PhysX SDK，及按要求配置好路径之后才能编译。
// 建义用使用VC2003以上版本，VC6.0在我这里有一个“return”错误，把“return”去掉就可以编译通过。
// 运行的时候假如提示缺少DLL文件，请在/bin/win32 目录中找到相应的DLL文件把它拷贝到工程文件夹中，
// 或者拷贝到系统systems32/ 文件夹中
// NxBoxes by Pierre Terdiman (01.01.04)
// author: [email protected]
#define NOMINMAX
#ifdef WIN32
#include
#include
#include
#elif LINUX
#include
#include
#elif __APPLE__
#include
#include
#elif __CELLOS_LV2__
#include
#endif
#include
// Physics code
#undef random
#include "NxPhysics.h"
//#include "ErrorStream.h"
#pragma comment( lib "PhysXLoader.lib" )
static bool gPause = false;
static NxPhysicsSDK* gPhysicsSDK = NULL;
static NxScene* gScene = NULL;
static NxVec3 gDefaultGravity(0.0f -9.81f 0.0f);
static float gRatio=1.0f;
static void InitNx()
{
// Initialize PhysicsSDK
gPhysicsSDK = NxCreatePhysicsSDK(NX_PHYSICS_SDK_VERSION 0 NULL);
if(!gPhysicsSDK) return;
gPhysicsSDK->setParameter(NX_MIN_SEPARATION_FOR_PENALTY -0.05f);
// Create a scene
NxSceneDesc sceneDesc;
sceneDesc.gravity = gDefaultGravity;
sceneDesc.broadPhase = NX_BROADPHASE_COHERENT;
sceneDesc.collisionDetection = true;
gScene = gPhysicsSDK->createScene(sceneDesc);
NxMaterial * defaultMaterial = gScene->getMaterialFromIndex(0);
defaultMaterial->setRestitution(0.9f);
defaultMaterial->setStaticFriction(0.1f);
defaultMaterial->setDynamicFriction(0.1f);
// Create ground plane
NxPlaneShapeDesc PlaneDesc;
PlaneDesc.d = -5.0f;
NxActorDesc ActorDesc;
ActorDesc.shapes.pushBack(&PlaneDesc);
gScene->createActor(ActorDesc);
//CreateCube(NxVec3(0.020.00.0)5);
// Create body
//////////////////////////////////////////////////////////////
int size = 5;
NxBodyDesc BodyDesc;
BodyDesc.angularDamping = 0.5f;
// BodyDesc.maxAngularVelocity = 10.0f;
BodyDesc.linearVelocity = NxVec3(0.0f0.0f0.0f);
NxBoxShapeDesc BoxDesc;
BoxDesc.dimensions = NxVec3(float(size) float(size) float(size));
NxActorDesc BoxActorDesc;
BoxActorDesc.shapes.pushBack(&BoxDesc);
BoxActorDesc.body = &BodyDesc;
BoxActorDesc.density = 0.10f;
BoxActorDesc.globalPose.t = NxVec3(0.020.00.0);
gScene->createActor(BoxActorDesc)->userData = (void*)size;
}
static void RenderCallback()
{

// Clear buffers
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
// Setup camera
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
gluPerspective(60.0f 1.0 1.0f 10000.0f);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
gluLookAt(0.0 5.1 50.0 0.0 0.0 0.0 0.0f 1.0f 0.0f);
gScene->fetchResults(NX_RIGID_BODY_FINISHED);
gScene->simulate(1/60.0f);
gScene->flushStream();

// Keep physics &graphics in sync
int nbActors = gScene->getNbActors();
NxActor** actors = gScene->getActors();
while(nbActors--)
{
NxActor* actor = *actors++;
if(!actor->userData) continue;
glPushMatrix();
float glmat[16];
actor->getGlobalPose().getColumnMajor44(glmat);
glMultMatrixf(glmat);
glColor4f(1.0f 1.0f 1.0f 1.0f);
glutWireCube(float(int(actor->userData))*2.0f);
glPopMatrix();
}
glutSwapBuffers();
}
int main(int argc char** argv)
{
// Initialize Glut
printf("PhysX Hello World!");
glutInit(&argc argv);
glutInitWindowSize(512 512);
glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE | GLUT_DEPTH);
int mainHandle = glutCreateWindow("PhysX Hello World!");
glutSetWindow(mainHandle);
glutDisplayFunc(RenderCallback);
glutIdleFunc(RenderCallback);
// Setup default render states
glClearColor(0.3f 0.4f 0.5f 1.0);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
glEnable(GL_CULL_FACE);
glEnable(GL_LIGHTING);
// Physics code
InitNx();
// ~Physics code
// Run
glutMainLoop();

if(gPhysicsSDK &&gScene) gPhysicsSDK->releaseScene(*gScene);
gPhysicsSDK->release();
return 0;
}

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