Bullet Physics Library

Bullet Physics Library
Физический движок
Официальный логотип движка
Ключевые программисты	Эрвин Куманс (англ. Erwin Coumans), Ли Хоус (англ. Lee Howes)
Аппаратные платформы	IBM PC-совместимые компьютеры, PlayStation 3, PlayStation Portable, Wii, Nintendo DS, Xbox 360, Android, iPhone
Поддерживаемые ОС	Microsoft Windows, Mac OS X, Linux, Google Android, Apple iOS
Написан на языках	Си, C++
Лицензия	свободная — лицензия zlib[1]
Последняя версия	2.80 / 14 марта 2012 года
Первая игра на движке	Regnum Online / 24 мая 2007 года
Последняя игра на движке	Riptide GP
Официальный сайт движка

Bullet Physics Library (Библиотека физики «Bullet»; далее — «Bullet»^[2]) — физический движок реального времени, который распространяется под свободной лицензией zlib. Скомпилированная библиотека и исходный код движка размещены в свободном доступе на хостинге Google Code. Основной автор «Bullet», Эрвин Куманс (англ. Erwin Coumans), ранее работал над движком Havok.

«Bullet» активно используется в компьютерных играх, фильмах, программах трёхмерного моделирования, как компонент других игровых движков и во множестве других более специфичных случаях. «Bullet» используется компанией AMD в рамках программы Open Physics Initiative, которая предполагает создание нового физического движка на базе «Bullet» и Digital Molecular Matter, который будет активно использовать аппаратное ускорение расчётов физических вычислений посредством OpenCL и DirectCompute.

Согласно статье из журнала Game Developer (англ.), которая была опубликована в августе 2009 года, «Bullet» по популярности использования разработчиками компьютерных игр занимает третье место, уступая лишь движкам nVidia PhysX и Havok.^[3]

История

В середине сентября 2009 года компания AMD предложила свою поддержку в разработке OpenCL-версии движка «Bullet» для видеокарт.^[4][5]

30 сентября 2009 года было официально объявлено о том, что DMM станет составным компонентом новообразованного движка, который разрабатывается AMD и Pixelux соответственно проекту «Open Physics Initiative».^[6]

В середине октября 2009 года журналисты сайта Icrontic взяли интервью у руководителя технического маркетинга nVidia Тома Питерсена с целью узнать отношение компании к Bullet после инициативы AMD. Питерсон заявил, что nVidia и дальше будет максимально поддерживать развитие движка.^[7]

В конце февраля 2010 года была выпущена версия движка и SDK под номером 2.76. В этой версии были сделаны необходимые приготовления к поддержке исполнения через OpenCL и обновлены предварительные демонстрации MiniCL. Был улучшен плагин Dynamica для Autodesk Maya, введён новый бинарный платформонезависимый формат экспорта-импорта физических данных .bullet, а также добавлены предварительные версии новых инструментов: btInternalEdgeUtility для исключения ненужных коллизий при взаимодействии объектов и редактор/отладчик физики.^[8]

22 сентября 2010 года вышла версия 2.77, в которой рамках Open Physics Initiative была добавлена запланированная ранее поддержка аппаратного ускорения на графических процессорах через OpenCL и DirectCompute. В версии 2.77 аппаратное ускорение было реализовано для модуля симуляции одежды (BulletSoftBody). В будущих версиях планируется поддержка и других модулей движка. Также в рамках версии 2.77 разработчики создали плагин для 3DS Max, который добавляет в программу поддержку Bullet.^[9][10]

В начале августа 2011 года на конференции SIGGRAPH 2011 компания Autodesk при поддержке AMD представила для редактора трёхмерной графики Maya 2012 новый плагин Bullet Physics, который использует OpenCL и который вошел в набор Subscription Advantage Pack. «Мы продвигаем индустриальные стандарты вроде OpenCL и Bullet Physics, так как они упрощают программирование и устраняют препятствия, вызванные проприетарными технологиями, которые могут ограничить творчество разработчиков», — заявил по этому поводу Сандип Гупте (англ. Sandeep Gupte), главный управляющий подразделения профессиональной графики в AMD.^[11][12]

16 сентября 2011 года была выпущена версия 2.79, основная часть которой была направлена на исправление ошибок, однако также и вносила новый функционал: новый метод декомпозиции выпуклых поверхностей на основе библиотеки HACD и новая система пре-создания сборок, которая может автоматически генерировать файлы проекта Microsoft Visual Studio. Одновременно с выходом этой версии были опубликованы материалы по Bullet, которые презентовались на SIGGRAPH 2011 в рамках доклада «Destruction and Dynamicsfor Film and Game Production».^[13][14]

Функциональные возможности

Процесс разрушения стены, смоделированный движком «Bullet»

• Просчитывает столкновения (англ. collision shapes) таких фигур: сфера, параллелепипед, цилиндр, конус, выпуклый корпус и сетка треугольников (англ. triangle mesh)^[15];
• Реализует алгоритм расчёта столкновений Гилберта-Джонсона-Кёрти (GJK) и EPA (англ. Expanded Polytope Algorithm)^[16];
• Просчёт пересечения координат в AABB-деревьях (англ. Swept collision test)^[17];
• Раздельный (англ. discrete) и непрерывный расчёт столкновений (CCD);^{[источник не указан 1127 дней]}
• Поддержка мягких тел (англ. soft body) и, как развитие технологии, тканей^[18];
• Поддержка CUDA^[19] и OpenCL^[20];
• Гидродинамика сглаженных частиц^[21];
• Ограничители (англ. constraints);
• Поддержка SIMD-расширений, в частности SSE, SSE2 и AltiVec;^{[источник не указан 899 дней]}
• Возможность просчета чисел с плавающей запятой в режиме числа одинарной(по умолчанию) и двойной точности. Применяется, в основном, для научных расчётов, где важна точность;^{[источник не указан 899 дней]}
• Импорт данных из файлов формата COLLADA 1.4^[22];
• Модульное строение позволяет подключить собственное физическое ПО;^{[источник не указан 1127 дней]}
• Плагин для Maya 2008^[23];
• Многопоточность^[24];
• Кроссплатформенность;
• Возможность сериализации физических данных в специально разработанный файловый формат .bullet^[25];
• Существует порт под Java^[26] (также именуемый «JBullet»^[27]) и XNA^[28].

Обнаружение столкновений

Обнаружение столкновений, используемое в «Bullet», как и в большинстве других физических движков, имеет широкую и узкую фазы (англ. broadphase, narrowphase). Во время широкой фазы алгоритм обнаружения столкновений уменьшает количество потенциально взаимодействующих объектов путём применения ограничивающих объёмов к сцене. «Bullet» содержит несколько разных реализаций широкой фазы, предназначенных для различных целей. Наиболее общая реализация базируется на динамических иерархиях ограничивающих объёмов (англ. dynamic bounding volume hierarchies): используются выровненные по осям ограничивающие параллелепипеды (англ. axis aligned bounding box — AABB), которые постепенно обновляются при перемещении, добавлении или удалении объектов. Также присутствует другая реализация широкой фазы, имеющая аппаратное ускорение на графических процессорах посредством OpenCL, однако она имеет ограничения на размеры объектов.^[29]

Этап узкой фазы связан с точной генерацией точек контакта между парами соприкоснувшихся между собой объектов. «Bullet» использует несколько обобщённых алгоритмов, а именно алгоритм Гилберта-Джонсона-Кёрти (англ. GJK) и Expanding Polytope Algorithm (EPA), которые решают задачи столкновения для широкого набора типов геометрических форм столкнувшихся объектов.^[29]

Присутствует поддержка непрерывного обнаружения столкновений, которое вычисляет время столкновения между движущимися и вращающимися объектами, однако по умолчанию «Bullet» вычисляет наименьшее расстояние и глубину проникновения в дискретные моменты времени для получения информации о точках контакта между объектами.^[29]

Использование

Благодаря своей бесплатности и открытому свободному коду «Bullet» активно используется не только в индустрии компьютерных игр, но и в производстве спецэффектов к фильмам. Многие производители спецэффектов, использующие «Bullet», модифицируют его под свои проприетарные программные инструменты или под текущие задачи, которые должен выполнять движок. Например, Digital Domain использовала модифицированный «Bullet» для создания эффектов к фильму «2012», а Framestore интегрировала изменённую версию движка в свой внутренний программный инструмент fBounce при создании фильма «Шерлок Холмс». Weta Digital интегрировала движок в свою внутреннюю программу wmRigid при создании спецэффектов фильма «Команда-А».^[29]

Помимо этого, «Bullet» активно используется в программах трёхмерного моделирования в качестве плагина или уже интегрированного инструмента. Он доступен для Cinema 4D, MoDynamics, Houdini, 3ds Max, Carara, Blender и Maya.^[29]

Согласно Эрвину Кумансу, такая популярность в использовании и адаптации движка проистекает из его кросс-платформенности, свободности и открытости, чего не имеют конкуренты — проприетарные Havok и nVidia PhysX. По сравнению со своим ближайшим свободным — Open Dynamics Engine, — «Bullet» содержит надежный механизм обнаружения столкновений для объектов с выпуклой оболочкой, что является важным для симуляции разрушаемых структур.^[29]

Индустрия компьютерных игр

«Bullet» используется во многих компьютерных играх, как коммерческих, так и некоммерческих.

Название игры	Разработчик	Издатель	Дата первого выхода	Платформы
Regnum Online	NGD Studios	NGD Studios	24 мая 2007 года	ПК (Windows, Linux)
Grand Theft Auto IV[30]	Rockstar North, Rockstar Toronto	Rockstar Games, Take-Two Interactive, Synergex	29 апреля 2008 года	ПК (Windows), PlayStation 3, Xbox 360
Crayola Colorful Journey[31]	Crave Entertainment	Crave Entertainment	31 марта 2009 года	Wii
Free Realms[32][33]	SOE San Diego	Sony Online Entertainment	28 апреля 2009 года	ПК (Windows, Mac), PlayStation 3
Trials HD[34][35]	RedLynx	Microsoft Game Studios	12 августа 2009 года	Xbox 360
Gravitronix[36]	Medaverse Studios	Nointendo (WiiWare)	12 октября 2009 года	Wii
Hot Wheels: Battle Force 5[37]	Mattel	Activision	17 ноября 2009 года	Wii, Nintendo DS
Madagascar Kartz[38]	Sidhe Interactive, Virtuos	Activision	27 октября 2009 года	PlayStation 3, Xbox 360, Wii, Nintendo DS
Red Dead Redemption	Rockstar San Diego, Rockstar North	Rockstar Games	18 мая 2010 года	PlayStation 3, Xbox 360
Puzzle Dimension	Doctor Entertainment	Doctor Entertainment	26 августа 2010 года	ПК (Windows, Mac)
Cars 2: The Video Game[39]	Avalanche Software, Firebrand Games	Disney Interactive	21 июня 2011 года	ПК (Windows, Mac OS X), Nintendo DS, PlayStation 3, Wii, Apple_iOS, Xbox 360
Riptide GP[39]	Vector Unit	Vector Unit	июль 2011 года	Android
Scania Truck Driving Simulator The Game	SCS Software	SCS Software	13 июня 2012 года	ПК (Windows)

Киноиндустрия

«Bullet» был задействован в следующих фильмах:

• «2012»^[40] — ряд спецэффектов, расчёт твердотельных столкновений;
• «Шерлок Холмс»^[41] - расчёт твердотельных столкновений;
• «История игрушек 3»^[42] — расчёт твердотельных столкновений;
• «Вольт»^[43]
• «Хэнкок»^[44]
• «Команда-А»^[42] — расчёт твердотельных столкновений, использование «Bullet» в разработке собственного ПО;
• «Мегамозг»^[45]
• «Шрек навсегда»^[45]
• «Как приручить дракона»^[46] — расчёт твердотельных столкновений;

Программы трёхмерного моделирования

Следующие программы трёхмерного моделирования используют движок «Bullet» как плагин для расчётов физики:

• 3ds Max^[9]
• Maya 2012^[11]
• LightWave 3D CORE.^[47]
• Cinema 4D версии 11.5 использует Bullet как часть MoDynamics.^[48]
• Blender -- Blender использует Bullet для анимации в составе внутреннего игрового движка Blender Game Engine.
• Dynamica — плагин к Maya, разработанный Walt Disney Animation Studios.^[43]
• Houdini Bullet Physics — плагин.
• Carrara Pro — использует Bullet начиная с восьмой версии и только в Pro-редакции.^[49]

Игровые движки

Следующие игровые движки используют «Bullet» в качестве физического движка:

• Crystal Space — игровой движок, поддерживающий «Bullet» и переключающийся на него как на главный физический плагин.
• C4 Engine — проприетарный игровой движок, разработанный компанией Terathon Software, в который Эрвин Куманс интегрировал «Bullet».
• Cafu Engine — игровой движок, разработанный Carsten Fuchs Software и распространяющийся как под свободной, так и под коммерческой лицензией.
• Rockstar Advanced Game Engine — игровой движок, разработанный Rockstar San Diego и Rockstar North.
• Blitz3D через враппер BlitzBullet.
• Ducttape — игровой движок^[50].

Графические движки

Следующие графические движки имеют средства для связи с «Bullet»:

• OGRE через плагин OgreBullet.
• Irrlicht Engine имеет несколько плагинов для интеграции с «Bullet», включая Bullet Physics Wrapper, irrBP и GameKit.
• OpenSceneGraph через плагин osgBullet.^[51]

Прочее

• 3DMark 11 — бенчмарк из серии 3DMark, первый бенчмарк данной серии, использующий «Bullet» с поддержкой аппаратного ускорения.
• Physics Abstraction Layer — открытый кроссплатформенный интерфейс программирования приложений, поддерживающий множество физических движков, включая «Bullet».

Примечания

1. ↑ оригинальный текст лицензии zlib
2. ↑ «Bullet» переводится с английского языка как «пуля»
3. ↑ Bullet ranked third physics library at 10% in Game Developers Magazine survey  (англ.). официальный сайт движка Bullet Physics Library (3 сентября 2009 года). Архивировано из первоисточника 16 февраля 2012. Проверено 24 сентября 2009.
4. ↑ RPGman AMD поддержит разработку OpenCL версии Bullet. GameDev.ru (18 сентября 2009 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 23 сентября 2009.
5. ↑ Константин Ходаковский AMD поддерживает физический движок Bullet, разрабатываемый на GeForce. Мир nVidia (26 сентября 2009 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 26 февраля 2010.
6. ↑ AMD Announces Open Physics Initiative Designed to Bring New Levels of Realism to Gaming, Simulations, Popular Applications Open and Industry Standards-based ATI Stream Technology Frees Industry from Proprietary Implementations  (англ.). официальный сайт AMD (30 сентября 2009 года). — Оригинальный пресс-релиз. Архивировано из первоисточника 13 августа 2011. Проверено 1 октября 2009.
7. ↑ Константин Ходаковский NVIDIA также поддерживает движок Bullet Physics. Мир nVidia (11 октября 2009 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 26 февраля 2010.
8. ↑ DrEvil Bullet Physics готовится к OpenCL-ускорению. Мир nVidia (26 февраля 2010 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 26 февраля 2010.
9. ↑ ^{1 2} DrEvil Bullet Physics теперь поддерживает аппаратное ускорение. Мир nVidia (23 сентября 2010 года). Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 29 сентября 2010.
10. ↑ Erwin Coumans Bullet 2.77 is released! OpenCL & DX11 cloth, 3ds Max plugin  (англ.). Официальный сайт Bullet Physics (22 сентября 2010 года). Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 29 сентября 2010.
11. ↑ ^{1 2} Константин Ходаковский AMD и Autodesk продемонстрировали API OpenCL и плагин Bullet Physics для Maya 2012. 3DNews (14 августа 2011 года). Проверено 14 августа 2011.
12. ↑ "Bullet Physics" для Maya. UralDev (13 августа 2011 года). Архивировано из первоисточника 21 августа 2011. Проверено 20 августа 2011.
13. ↑ Bullet 2.79 release and SIGGRAPH course material available  (англ.). Официальный сайт движка (16 сентября 2011 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 21 сентября 2011.
14. ↑ Bullet 2.79. UralDev.ru (19 сентября 2011 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 21 сентября 2011.
15. ↑ Collision Shapes. Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
16. ↑ Previously_Done. Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
17. ↑ generic swept sphere collision detection algorithm. Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
18. ↑ Bullet 2.68 Physics SDK released:Soft Bodies, Cloth, iPhone! (14 апреля 2008 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
19. ↑ Bullet 2.73 SP1 released: fast btCudaBroadphase, SSE solver (16 ноября 2008 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
20. ↑ GPU physics: OpenCL separate branch (10 сентября 2009 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
21. ↑ Bullet 2.75 released: GPU, SPH fluids, overall improvements (10 сентября 2009 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
22. ↑ Bullet 2.67 released: COLLADA Physics export, SPU raycast. Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
23. ↑ Bullet 2.71 released: Disney Maya Plugin (05 сентября 2008 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
24. ↑ Bullet 2.53 Multithreaded. Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
25. ↑ new binary .bullet file format with Maya and Blender authoring tool support. Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
26. ↑ Java port of Bullet (11 января 2008 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
27. ↑ JBullet - Java port of Bullet Physics Library (19 мая 2009 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
28. ↑ Bullet on XNA (13 сентября 2006 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012.
29. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Mike Seymour Bullet Open Source Physics Engine  (англ.). fxguide (англ.) (3 января 2011 года). Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 26 июля 2011.
30. ↑ AAA Titles using Bullet. Erwin Coumans (5 января 2009). — «There are some AAA games released by Sony Computer Entertainment, Disney and Rockstar and others. [...] We are allowed to mention that some parts of Bullet have been co-developed and optimized with Rockstar and merged into their Rage game engine, used on Xbox 360, PC and PLAYSTATION 3 in Midnight Club: Los Angeles and Grand Theft Auto 4.»  Архивировано из первоисточника 19 февраля 2012. Проверено 5 января 2009.
31. ↑ Crayola Colorful Journey for Wii. eric777 (28 января 2009). — «we specifically used Bullet to allow the player to free-draw new static & dynamic objects, to modify the levels and solve puzzles.»  Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 14 ноября 2009.
32. ↑ FreeRealms uses Bullet. Roy Eltham (15 апреля 2009). — «We're using Bullet collision & dynamics. We use it for our character controller (our own custom one), line of sight checks, and so forth as well as for vehicle physics in the Racing and Demolition Derby instances. Check out the beta here. Go sign up, we are letting people into the beta in waves over the next week or so. Roy Eltham, Senior Engine Programmer, Sony Online Entertainment, http://www.freerealms.com/»  Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 20 апреля 2009.
33. ↑ Free Realms (Sony Online Entertainment) uses Bullet Physics Library  (англ.). официальный сайт «Bullet» (6 мая 2009 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 1 октября 2009.
34. ↑ Dale Nardozzi - "Legba" Trials HD Developer Interview. TeamXbox (6 августа 2009 года). — «We are also using a modified version of an open source physics engine called Bullet Physics Library to calculate our physics simulation and collision inside the game.»  Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 15 декабря 2010 года.
35. ↑ Trials HD (XBox 360) uses Bullet  (англ.). официальный сайт «Bullet» (23 сентября 2009 года). Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 1 октября 2009.
36. ↑ Gravitronix releases on WiiWare, uses Bullet. Wavesonics (12 октября 2009). — «The engine was developed 100% from scratch, and makes extensive use of Bullet for all physics, collision detection, and more.»  Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 14 ноября 2009.
37. ↑ HotWheels: Battle Force 5 for Wii uses Bullet. Kester Maddock (13 ноября 2009). — «HotWheels: Battle Force 5 for Wii uses Bullet for collision detection, dynamics, and vehicle simulation..»  Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 14 ноября 2009.
38. ↑ Madagascar Kartz uses Bullet. Kester Maddock (14 октября 2009). — «Madagascar Kartz for Wii, PS3 & Xbox360 uses Bullet. http://nzgamer.com/all/news/3515/madagascar-kartz-announced-dated.html Madagascar Kartz is a 4 player kart racer. Its vehicle simulation is based on Bullet's btRaycastVehicle.»  Архивировано из первоисточника 15 марта 2012. Проверено 14 ноября 2009.
39. ↑ ^{1 2} Disney’s Cars 2 game and Riptide GP for Android using Bullet  (англ.). Официальный сайт Bullet Physics (27 июня 2011 года). Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 26 июля 2011.
40. ↑ 2012 Step by Step (13 ноября 2009 года).
41. ↑ Sherlock Holmes. Архивировано из первоисточника 16 марта 2012.
42. ↑ ^{1 2} Bullet in SIGGRAPH collision detection course, Toy Story 3 game, A-Team movie. Архивировано из первоисточника 16 марта 2012.
43. ↑ ^{1 2} Disney's Dynamica plugin for Bullet Physics. Arthur Shek (26 сентября 2008). — «I'm the software manager at Walt Disney Animation Studios who kicked off this project and cleared the open source release.»  Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 21 февраля 2010.
44. ↑ OpenCL Game Physics. Erwin Coumans (12 ноября 2009). — «Some movies using Bullet Physics are Bolt, Hancock and 2012»  Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 21 февраля 2010.
45. ↑ ^{1 2} PDI Dreamworks Megamind, Shrek 4 and ‘How to train your dragon’ are using Bullet  (англ.). Официальный сайт движка (27 октября 2010 года). Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 15 декабря 2010.
46. ↑ PDI Dreamworks Megamind, Shrek 4 and ‘How to train your dragon’ are using Bullet. Архивировано из первоисточника 6 июня 2012.
47. ↑ Letter to the NewTek LightWave 3D Community about LightWave 3D with CORE Technology. Jay Roth President, 3D Product Division at NewTek (8 декабря 2009). — «DYNAMICS: Functionality based on the popular Open Source Bullet Physics Library, one of the best physics libraries on the market today.»  Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 8 декабря 2009.
48. ↑ New Dynamics System for Stunning, Realistic Motion. Maxon (3 сентября 2009). — «MoDynamics is based on the proven Bullet physics library»  Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 14 ноября 2009.
49. ↑ Hellard, Paul DAZ 3D-Gizmoz Carrara 8 Pro offers Bullet Physics Library, 64-bit support and FBX Export to Unity game engine. (19 мая 2010). — «Professional artists using the Carrara 8 Pro toolset will gain access to […] the Bullet Physics Library.»  Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 2 июля 2010.
50. ↑ ducttape » Engine
51. ↑ Announcing osgBullet. Paul Martz (11 ноября 2009). — «I'm pleased to announce osgBullet, a new open source Bullet-based project.»  Архивировано из первоисточника 16 марта 2012. Проверено 14 ноября 2009.

Внешние ссылки

	Bullet Physics Library на Викискладе?

• Страница проекта «Bullet» на «Google Code»
• Страница «Bullet» на сайте ContinuousPhysics.com