Bullet Physics Library ( Библиотека физики «Bullet» ; далее — «Bullet» ) — 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 (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 .

История

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

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 ».

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.

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.

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.

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.

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 сборки premake , 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».

Функциональные возможности

• Просчитывает столкновения ( англ. collision shapes ) таких фигур: сфера, параллелепипед, цилиндр, конус, выпуклый корпус и сетка треугольников ( англ. triangle mesh ) ;
• Реализует алгоритм расчёта столкновений Гилберта-Джонсона-Кёрти (GJK) и EPA ( англ. Expanded Polytope Algorithm ) ;
• Просчёт пересечения координат в AABB- деревьях ( англ. Swept collision test ) ;
• Поддержка мягких тел ( англ. soft body ) и, как развитие технологии, тканей ;
• Поддержка CUDA и OpenCL ;
• Гидродинамика сглаженных частиц ;
• Ограничители ( англ. constraints );
• Импорт данных из файлов формата COLLADA 1.4 ;
• Плагин для Maya 2008 ;
• Многопоточность ;
• Кроссплатформенность ;
• Возможность сериализации физических данных в специально разработанный файловый формат .bullet ;
• Существует порт под Java и Python (также именуемые «JBullet» и «PyBullet » соответственно) и XNA .

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 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.

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 (EPA), которые решают задачи столкновения для широкого набора типов геометрических форм столкнувшихся объектов.

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.

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 (англ.) ( 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 ».

Помимо этого, «Bullet» активно используется в программах трёхмерного моделирования в качестве плагина или уже интегрированного инструмента. Он доступен для Cinema 4D , Houdini , 3ds Max , (англ.) ( , Blender , Maya и Lightwave .

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 конкурентом — Open Dynamics Engine , — «Bullet» содержит надежный механизм обнаружения столкновений для объектов с выпуклой оболочкой, что является важным для симуляции разрушаемых структур.

Индустрия компьютерных игр

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

Название игры	Разработчик	Издатель	Дата первого выхода	Платформы
(англ.) (	(англ.) (	(англ.) (	24 мая 2007 года	ПК ( Windows , Linux )
Grand Theft Auto IV	Rockstar North , Rockstar Toronto	Rockstar Games , Take-Two Interactive ,	29 апреля 2008 года	ПК ( Windows ), PlayStation 3 , Xbox 360
	Crave Entertainment	Crave Entertainment	31 марта 2009 года	Wii
(англ.) (	(англ.) (	Sony Online Entertainment	28 апреля 2009 года	ПК ( Windows , Mac ), PlayStation 3
(англ.) (	RedLynx	Microsoft Game Studios	12 августа 2009 года	Xbox 360
(англ.) (		Nintendo ( WiiWare )	12 октября 2009 года	Wii
(англ.) (	Mattel	Activision	17 ноября 2009 года	Wii , Nintendo DS
(англ.) (	(англ.) ( , 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 , PlayStation 4 , Nintendo Switch
			26 августа 2010 года	ПК ( Windows , Mac )
Cars 2: The Video Game	Avalanche Software , Firebrand Games		21 июня 2011 года	ПК ( Windows , Mac OS X ), Nintendo DS , PlayStation 3 , Wii , Apple iOS , Xbox 360
	Vector Unit	Vector Unit	июль 2011 года	Android
Max Payne 3	Rockstar Vancouver	Rockstar Games	18 мая 2012 года	ПК ( Windows ), PlayStation 3 , Xbox 360
Scania Truck Driving Simulator	SCS Software	SCS Software	13 июня 2012 года	ПК ( Windows )
Red Dead Redemption II	Rockstar Studios	Rockstar Games	26 октября 2018 года	PlayStation 4 , Xbox One , ПК ( Windows )

Киноиндустрия

«Bullet» был задействован в следующих фильмах:

• « 2012 » — ряд спецэффектов, расчёт твердотельных столкновений;
• « Шерлок Холмс » — расчёт твердотельных столкновений;
• « История игрушек 3 » — расчёт твердотельных столкновений;
• « Вольт »
• « Хэнкок »
• « Команда-А » — расчёт твердотельных столкновений, использование «Bullet» в разработке собственного ПО;
• « Мегамозг »
• « Шрек навсегда »
• « Как приручить дракона » — расчёт твердотельных столкновений;

Программы трёхмерного моделирования

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

• 3ds Max
• Maya 2012
• LightWave 3D с версии 11.5
• Cinema 4D версии 11.5 использует Bullet как часть MoDynamics.
• Blender —Blender использует Bullet для анимации в составе внутреннего игрового движка Blender Game Engine .
• — плагин к Maya , разработанный Walt Disney Animation Studios.
• — плагин.
• (англ.) ( — использует Bullet начиная с восьмой версии и только в Pro-редакции.

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.
• (англ.) ( — проприетарный игровой движок, разработанный компанией Terathon Software, в который Эрвин Куманс интегрировал «Bullet».
• (англ.) ( — 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 .
• Ducttape — игровой движок .
• Urho3D — игровой движок.
• Godot — открытый кроссплатформенный 2D и 3D игровой движок под лицензией MIT, который разрабатывается сообществом Godot Engine Community .
• Panda3D — имеет встроенную поддержку Bullet Physics Library.
• Jet Engine — движок, разработанный Gameloft , где Bullet Physics Library отвечает за физику.

Графические движки

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

• OGRE через плагин .
• Irrlicht Engine имеет несколько плагинов для интеграции с «Bullet», включая , и .
• OpenSceneGraph через плагин osgBullet.
• Verge3D содержит «Bullet», портированный на JavaScript с помощью компилятора Emscripten . Предоставляет доступ к API библиотеки с использованием средств визуального программирования Puzzles.

Прочее

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

Примечания

Ссылки