说起物理引擎,大部分人想到的往往是游戏,但事实上,物理引擎在航空航天、工业建筑、健康医疗、能源、科研等很多领域都有非常广泛的应用潜力。国际上一共有三大物理引擎,分别是PhysX、Havok、Bullet,目前均委身美国芯片巨头。
其中使用量第一的PhysX,由AGEIA公司开发,2008年被NVIDIA收购。大家了解更多的是Epic公司的虚幻引擎Unreal Engine(常用版本UE4)、以及Unity,这两个开发工具通常也被称作引擎,但事实上是属于应用层面的游戏引擎,或者叫编辑器。而Unreal Engine和Unity的核心都使用了PhysX作为物理引擎。
Havok成立于1998年,总部位于爱尔兰,2007年9月,Intel宣布收购Havok。Bullet是一个全开源的物理引擎,也是AMD的开放物理计划的核心。
不难发现,物理引擎的核心技术一直掌握在海外公司手中。虽然现在可以通过购买License的方式取得使用权,但是一旦因为种种原因进入各种清单,受到冲击的将不仅是游戏行业,国内众多领域的数字模拟工程都有可能被“卡脖子”,因此实现物理引擎的国产替代已成为当务之急。
36氪了解到,目前国内的代码乾坤公司在从事物理引擎的研发,且进度处于领先位置。日前,就物理引擎的应用和外延、重启世界物理引擎的研发进度、物理引擎与元宇宙的关系等问题,36氪与代码乾坤的创始人邢山虎进行了一次交流。
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重启世界物理引擎
一、物理引擎应用和外延
物理是科学的基石,也是皇冠上的宝石,在三大基础学科中,数学的公式、算法最终都是为了解释物理中的实际问题,而化学则是微观层面的物理世界。在算力足够的情况下,在计算机上模拟现实世界的物理现象成为解决诸多实际问题的捷径。
物理引擎最初有两个应用领域,游戏和动画,这是因为当时的硬件和网络设备限制了应用范围的拓展,不够逼真的物理引擎在其他领域应用价值较小。随着硬件性能与网络的提升,物理引擎的广泛应用正在成为现实——现在物理引擎已经成为热门研究领域,关于物理引擎的学术文献不断涌现,且在航空航天、医疗手术模拟等领域有了实例。
通过数字模拟的方式,让相关行业领域脱离图纸计算、单纯软件的低效,用智能、动态、可视化的方式展现模拟的过程和结果,既提高了效率,又更加直观。
二、重启世界物理引擎的问世,耗时5年、投入2亿
代码乾坤成立于2018年,总部位于北京,在西雅图有分公司,拥有超过190名员工。邢山虎谈到:代码乾坤始终没有把自己定义为一家游戏公司,公司的第一落脚点是物理引擎,另一个则是社交。
重启世界物理引擎项目从2016年底启动,原计划3年内完成开发,但是在开发过程中遇到了大量难题。此前,国内在物理引擎领域的人员、技术储备几乎为零,在过去的5年多时间,代码乾坤的核心团队从最底层入手,耗资2亿元,期间数次推翻重来,终于解决了将实体物理空间映射到物理引擎上所遇到多重维度的问题、攻克了物理引擎多人多端网络同步的世界性难题,填补了我国数字模拟领域的技术空白。
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重启世界物理引擎机械结构模拟
通过不断迭代,重启世界物理引擎在实际测试中达到了国际三大引擎的水平,并在多项重要指标实现了超越。目前其物理引擎的研发进度在国内处于领先位置。根据实测,重启世界物理引擎在2万个刚体的物理运动模拟测试中运行帧数实现领先;光影、粒子表现已经追齐国际三大物理引擎水准。
重启世界物理引擎能够拟真现实世界中的各种力学现象,如碰撞、重力、自由落体等;无需代码即可满足不同创意内容的制作需求,甚至可应用于仿真模拟、建筑、计算机等领域;已经获得了数据同步、物理结算、页面渲染、光照等多项专利。
重启世界物理引擎在算法和云计算上也实现了突破。
算法方面包含解决分布式物理同步难题;渲染算法大幅提升了帧数,充分利用GPU,解放了CPU的压力;通过NGL渲染管线,实现了复杂的光效和后期效果堆叠;人工智能自动创造内容、虚拟玩家双重身份。
在云计算方面则包括将云端服务器的效率提升到单台服务器可支持128个物理环境世界;网络传输能力达到一台标准10兆带宽云服务器,最高可同时承载1000个用户互动;针对移动端设备进行了深度优化,同一屏幕可处理60万个3D物理面数。
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