PhysX 物理引擎研究（一）源碼編譯

前言

Unity 3D 中的物理引擎分爲 2D 引擎和 3D 引擎兩部分，其中 2D 引擎使用的 Erin Catto 寫的是 Box2D，而 3D 引擎使用的的 NVIDIA 的 PhysX，在 Unity Editor 中打開 Help — About Unty 可以看到 "Physics powered by PhysX. (c) 2011 NVIDIA Corporation." 的字樣。

Unity 歷史 PhysX 版本

• Unity 5.0 版本將 PhysX 版本從 2.x 升級到 3.3

  參考：UpgradeGuide5-Physics

• Unity 2018.3 版本開始，Unity 將 PhysX 版本從 3.3.1 升級到 3.4.2

  主要提升了穩定性和性能，且增加了多世界支持

  參考：UpgradeGuide20183

• Unity 2019.1 又加入了 Physics Debugger 工具

  用於可視化檢查場景中幾何圖形的碰撞器，通過 Window > Analysis > Physics Debugger 打開

  參考：Physics Debug Visualization

 

PhysX 簡介

PhysX 是 NVIDIA 旗下的物理加速技術，利用 GPU 的處理能力來執行復雜的物理效果計算，利用 CUDA 技術，由顯示核心加速運算。

目前支持的平臺有：Windows 、Linux 、Android ARM 、mac OS 和 iOS 。

Github 源碼：在 NVIDIAGameWorks 官方的 Github 倉庫中有兩份源碼：

• PhysX 2018 年 12 月份纔開源的 4.0 版本，2019 年 3 月份更新至 4.1 版本（PhysX SDK 4.0 is available 和 Updated PhysX SDK 4.1 released）

• PhysX-3.4 2016 年 10 月份開源的 3.4 版本（Pre-release version of PhysX SDK 3.4 is now available on GitHub）

目前主流的已集成了 PhysX 的遊戲引擎有：Unity 3D 、Unreal Engine 3/4 等。（數據來源 phyxinfo ）

更多 PhysX 的資訊可以查看官方網站 physxinfo.com 和 physx 總覽

 

下載 PhysX 源碼

從 Github 上下載 PhysX 4.0 源碼：

$ git clone https://github.com/NVIDIAGameWorks/PhysX.git

工程有點大，大概 1.26G 左右，當然也可以直接下載 release 版本的壓縮包：PhysX-4.0.0.zip ，然後解壓

下載完畢，工程目錄如下：

├─ PhysX
│  ├─ externals
│  ├─ kaplademo
│  └─ physx
│  └─ pxshared

下面是將 PhysX 引入我們自己的工程中的步驟，大致參考了 PhysXSetup.pdf 和

 

安裝 DirectX SDK

假如只是想編譯得到 SDK 的核心庫，則不必安裝此 SDK ，因爲此 SDK 只在源碼中的示例中被使用，即源碼中提供的一個 demo 工程。符合要求的版本：Microsoft DirectX SDK 2010 年 6 月份及之後的版本，直接下載 DirectX SDK 9.29.1962 June 2010 ，然後雙擊進行安裝即可，似乎只能裝在 C 盤，其他盤裝不了。

然而，我在安裝 DirectX 的過程中出現了 Error Code:s1023 導致安裝失敗。

原因分析：

DirectX 安裝過程中會順便安裝 Microsoft Visual C++ 2010 x86 Redistributable - 1010.0.30319 組件，而電腦中已經存在比此版本更高的 C++ Redistributable ，我在控制面板看了一下，由於我安裝了 VS 2010 、VS 2015 和 VS 2017 ，並且都安裝了 C++ 支持相關的 SDK，因此我電腦中 C++ Redistributable 的版本也有很多個：

看起來簡直是噩夢，但其實跨大版本是不會衝突的。

解決方案：

因此只需要先卸載 Microsoft Visual C++ 2010 x86 Redistributable - 1010.0.40219 即可，包括 x64 和 x86。然後，再重新安裝 DirectX 。

其實回退版本影響並不大，當然，假如還希望安裝被卸載掉的 C++ 組件，可以從 Microsoft Visual C++ 2010 Service Pack 1 Redistributable Package MFC Security Update 下載安裝。

更多 C++ Redistributable 版本可以在這裏下載： Visual C++ Redistributable Packages and Related Registry Entries 。

 

SDK 編譯源碼

根據 官方文檔 readme_windows 指出的編譯要求：

• CMake 3.12 或以上版本

• Python 2.7.6 版本

這裏我使用的是 CMake 3.13.0-r3 和 Python 2.7.9 ，具體編譯步驟如下：

• 進入工程的 physx 目錄，運行 generate_projects.bat 來生成 VS 解決方案，可以進入編譯選擇界面：

  E:\C++\libs\PhysX-4.0.0\physx>exit /b 0
  Preset parameter required, available presets:
  (0) android <--- Android-19, armeabi-v7a with NEON PhysX SDK
  (1) vc12win32 <--- VC12 Win32 PhysX general settings
  (2) vc12win64 <--- VC12 Win64 PhysX general settings
  (3) vc14win32 <--- VC14 Win32 PhysX general settings
  (4) vc14win64 <--- VC14 Win64 PhysX general settings
  (5) vc15win32 <--- VC15 Win32 PhysX general settings
  (6) vc15win64 <--- VC15 Win64 PhysX general settings
  Enter preset number:

  除了第一個 android 版本外，其餘的都是 windows 平臺下使用的，vc 版本對於 VS 編譯器版本大致關係如下：

  Visual Studio 2013 ： vc12 
  Visual Studio 2015 ： vc14 
  Visual Studio 2017 ： vc15

  這裏我選擇 6 ，則生成的工程用 VS 2017 打開，編譯生成用 64 位的庫。

• 工程生成成功後，在 physx/compiler 目錄下會多出一個 vc15win64 的目錄：

  假如當前已安裝了 VS2017 ，直接雙擊打開 PhysXSDK.sln 文件 。

   

• 編譯全部：

  然後依次選擇菜單：調試 > 開始執行

  結果出現 3 個錯誤：

  58>------ 已啓動生成: 項目: ALL_BUILD, 配置: debug x64 ------
  58>Building Custom Rule E:/C++/libs/PhysX-4.0.0/physx/compiler/public/CMakeLists.txt
  58>CMake does not need to re-run because E:/C++/libs/PhysX-4.0.0/physx/compiler/vc15win64/CMakeFiles/generate.stamp is up-to-date.
  ========== 生成: 成功 55 個，失敗 3 個，最新 0 個，跳過 0 個 ==========

  查看輸出日誌，3 個錯誤分別是：

  29>已完成生成項目“SamplePlatform.vcxproj”的操作 - 失敗。
  ...
  30>已完成生成項目“SampleRenderer.vcxproj”的操作 - 失敗。
  ...
  44>已完成生成項目“Samples.vcxproj”的操作 - 失敗。
  ...

  而導致失敗的原因是：

  : fatal error C1083: 無法打開包括文件: “d3dx9.h”: No such file or directory

  這是因爲源碼中的 demo 依賴 DirectX SDK ，解決步驟如下：

  在 解決方案資源管理器 中分別選擇報錯的三個工程：SamplePlatform 、SampleRenderer 和 Samples ，右鍵 > 屬性 ：

  • 設置 include 目錄

    C/C++ > 常規 > 附加頭文件 ，進入編輯狀態然後添加 DirectX SDK 安裝目錄中的 include 目錄： C:\Program Files (x86)\Microsoft DirectX SDK (June 2010)\Include

  • 設置 lib 目錄

    庫管理器 > 常規 >附加庫目錄 （Samples 不是靜態鏈接庫，因此是 鏈接 > 常規 >附加庫目錄 ），進入編輯狀態，添加目錄 DirectX SDK 安裝目錄中的 Lib目錄：C:\Program Files (x86)\Microsoft DirectX SDK (June 2010)\Lib

  完成上述配置後，重新生成，輸出如下表示編譯完成了：

  59>------ 已跳過全部重新生成: 項目: INSTALL, 配置: release x64 ------
  59>沒有爲此解決方案配置選中要生成的項目 
  ========== 全部重新生成: 成功 58 個，失敗 0 個，跳過 1 個 ==========

 

運行示例

在 physx\bin\win.x86_64.vc141.mt\debug 目錄下會生成很多 .exe 文件，這些都是官方提供的示例，可以直接雙擊運行。例如 Samples_64.exe 運行結果：

 

參考

• Building with PhysX — NVIDIA PhysX SDK 4.0 Documentation

• NVIDIA® PhysX® SDK for Windows ReadMe

• PhysX SDK 4.0在Win7下的編譯生成

• 安裝DirectX SDK時出現Error Code:s1023 的解決方案

• 在VS2015中創建一個Physx工程