《物理引擎的研究与实现》--论文

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1、班班级高二（1）学巴州石油一中高中部研究性学习结题论文题目物理引擎的研究与实现年级高二班级1班课题组长谭承志王智贺导师姓名范金来《物理引擎的研究与实现》ResearchandImplementationofthephysicsengine研究论文暨结题报告关键字：物理引擎C#WPF游戏开发碰撞Keywords:PhysicsEngineC#WPFGameDevelopmentCollision作者：谭承志王智贺1.前言物理引擎通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式来计算运动、旋转和碰撞反映。为每个游戏使用物理引擎并不是完全必要的，简单的“牛顿”物理（比如加速和减速）

2、也可以在一定程度上通过编程或编写脚本来实现。本论文旨在以中学生视角探究物理引擎并对简单物理引擎的制作进行尝试。2.小组成员小组组长：谭承志副组长：王智贺小组成员：潘永臻，顾嘉默，张誉潆（已转学）指导老师：范金来3.摘要物理引擎是一个通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式来计算运动、旋转和碰撞反映的程序类库。我们小组利用高二上学期及寒假课余时间制作了一款简单2D物理引擎，该物理引擎使用C#制作通过微软的WPF实现物体的显示，它具有碰撞检测及反应、重力效果、引力效果和摩擦力效果，可以用于平面下矩形和圆形物体运动效果的推算和显示，并保留运动轨迹。Thephysicseng

3、ineisarealphysicalpropertiesfortherigidbodygiveswaytocalculatethemovement,rotationandcollisionasreflectedintheprogramclasslibrary.OurteamusedtheHighSchoollastsemesterandwintersparetimetotheproductionofasimple2Dphysicsengine,thephysicsengineusingC#toproduceobjectsthroughMicrosoft'sWPF,i

4、thascollisiondetectionandresponse,theeffectofgravity,thegravitationaleffectandfrictioneffectcanbeusedfortheprojectionsoftheeffectofrectangularandcircularmovementofobjectsintheplaneanddisplay,andreservesthetrajectory.1.正文1.1物理引擎的作用没有物理引擎时，游戏中并没有“物理效果”。要说清楚这个问题，其实也很简单，在以往的游戏中，比如打坏一个油桶，物理

5、引擎就会按照游戏设计者预先设计好的脚本来爆炸，这就是为什么在以往的3D游戏中，那些物体只会按照原定计划做规定动作的原因。自从游戏中加入了物理引擎后就不一样了，物理引擎完全突破了以往按预定脚本执行的方式，而是要求在3D游戏中的那些物体都要遵行物理参数来运行。这样的好处就是如果你的显卡和处理器足够强大，物理引擎就能模拟真实世界中各种物体运动的规律来运动。不过所谓的“物理引擎”并不是指那些实实在在的物理效果，物理引擎和此前理解的3D游戏引擎类似，是给游戏开发者的一个平台，允许游戏开发人员只用几行代码就能在游戏中加入烟雾等效果，非常方便。举个简单的例子，在几年前还没有物理引

6、擎的时候，在那种FPS游戏中，一位士兵往一个油桶旁边扔一个手雷，手雷爆炸，引起了油桶的爆炸。不过这个过程显得相当死板，不管是把手雷丢在油桶的左边还是右边，油桶都只会按照预先设计的样子爆炸，不会有区别。如果有了物理引擎，手雷扔在油桶的左边或右边都会产生不同的爆炸效果，石块会朝不同的角度飞溅起来，烟雾也会慢慢冒起来……通过物理引擎，实现这些物体之间相互影响的效果是相当简单的。1.2现有的物理引擎4.3.1Havok老牌的君王，有不少游戏和软件都选择了他做物理引擎，比如HALO3，失落星球，HL2，细胞分裂，指环王Online等，支持碰撞检测，车辆动力学，视觉游戏诊断反馈

7、，动力学与约束求解等功能。Havok对PS2、XBOX、GameCube、PC多种游戏平台都有支持。也是世界顶级游戏公司Valve（HalfLife的公司），Pandemci，Remedy等的合作伙伴。这个物理引擎曾经支持过各种类型的游戏，包括racinggame，first-persionshooter，MMOGs，adventuregames，puzzlegames等等。Hovak还曾经负责电影Matrix的部分效果处理。4.3.2NovodeX---AGEIAPhysX新兴的王者，支持大规模并行物理架构，高速显卡内存接口，奥加通连续碰撞检测，物理智能粒子技