本节内容

下载和编译PhysX

介绍

• PhysX比较经典的版本是3.3和3.4版本，其中3.4版本至今仍然保持一些细节和补丁的更新
• PhysX 4已经于2018年左右发布，不过因为库结构差异较大，本文暂时并没有更新到4版本
• PhysX 5已经在宣传过程中（包含了柔体，布料，流体等诸多新内容），未来如果继续保持开源，那么也许我们会直接跳到5版本的支持
• PhysX 3/4的本体之外，还通过APEX库来实现布料，破碎等系统的支持，但是因为APEX库过于复杂晦涩，相关资料也很少，本文不会主动对它进行研究

步骤

• 首先在NVIDIA Developer Center注册
• 然后登录：https://github.com/NVIDIAGameWorks/PhysX/tree/3.4
• 直接下载或者签出代码，然后进入：PhysX_3.4\\Source\\compiler\\vc15win64（假设为VS15版本，64位系统；其它系统可以选择compileer下其它的子文件夹）
• 打开PhysX.sln解决方案，选中右侧所有的工程，右键点击属性->C/C+±>代码生成->运行库，修改为/MD（release）或者/MDd（debug），这是为了和OSG依赖库对应
  

PhysX的核心功能

• 刚体物理（Rigid Body Dynamics）：
  实际固体的理想化模型，即在受力后其大小、形状和内部各点相对位置都保持不变的物体。在任何力的作用下，体积和形状都不发生改变的物体。这也是游戏物理引擎最常见的一类对象。
• 角色控制器（Character
  Controllers）：游戏中的角色互动操作，连续碰撞检测（CCD），运动和跳跃操作，Kinematic运动学控制等。
• 场景查询（Scene
  Query）：对物理场景进行交集测试并反馈单个或者多个查询结果，支持射线求交（raycast），形状扫掠（sweep）和覆盖区域（overlap）三种求交测试的方式。
• 车辆动力学（Vehicle
  Dynamics）：四轮和六轮车辆的仿真模拟，包括底盘和轮子的物理运动控制，手动挡/自动挡控制，悬挂系统模拟等。
• 关节系统（Joints）：两个物理刚体之间的连接和相互运动关系，典型的关节系统例如门闩，铰链，或者人体关节等。

自学参考资料
https://docs.nvidia.com/gameworks/content/gameworkslibrary/physx/guide/Manual/Index.html

PhysX的基本程序结构

初始化过程：

• 创建PxFoundation对象：该对象用于构建PhysX中的基本元素，分配和管理内存空间等。
• 构建PxPhysics对象：该对象即PhysX的核心管理器，用于创建各种物理组件，以及关联PVD（可视化调试工具）等。
• 构建PxCooking对象：用于自动“烘焙”生成几何体对应的物理碰撞体（例如凸包/hull），并管理相关数据。复杂几何形体的物理碰撞体通常是简单的，以便保证物理运算的效率。
• 加载扩展库对象：PhysX中采用模块化的方式加载一些非系统核心的组件，例如粒子，高度图，布料等，加载扩展库对象可以在运行时将这些模块加载到系统中使用。

场景核心元素：

• PxScene：物理场景的定义。
• PxActor：角色节点基类，最常用的例如PxRigidActor，即刚体角色。
• PxShape：角色的形状定义基类，即角色的物理碰撞体（立方体，球，胶囊体，凸包，三角网格等）。
• PxMaterial：角色形状的物理材质，例如它的摩擦力等属性设置。

PxRigidActor的派生类：

• PxRigidStatic：静态刚体
• PxRigidBody：动力学刚体
• PxRigidDynamic

主循环：

• PxScene::simulate()仿真运行当前场景
• PxScene::fetchResults()获取仿真运行的结果并记录到具体对象中

系统销毁过程：

• PxPhysics::release()
• PxFoundation::release()

PhysX与OSG结合的方式

紧耦合的方式：

• 将物理角色类与OSG的Transform类合并，产生一个新的PhysicsNode类；
• 根据它的子节点几何体信息构建对应的物理碰撞体，注册到物理场景中并仿真运行；
• 仿真结果在当前帧的图形frame()中被关联到Transform，并改变物体的空间位置姿态。

松耦合的方式：

• 物理角色类与OSG场景节点分别创建和分别管理；
• 建立一个UpdateCallback，负责将物理角色的仿真结果传递给OSG节点；
• PhysX对象负责物理仿真，OSG对象负责结果显示，两者泾渭分明。

考虑到非侵入式的场景结构设计，本文推荐松耦合的方式来实现两者的结合。对于OSG的场景结构不会有本质上的影响。最重要的是，把OSG当作一个可扩展也可调换的渲染的组件来使用，而不是一切以一个渲染引擎为核心去设计程序结构。

基本对象的转换：osg::Matrix <-> PxMat44 <-> PxTransform，osg::Vec3 <-> PxVec3

下载和编译osgPhysX

• 工程地址：https://github.com/xarray/osgPhysX.git
• 基本依赖：OpenSceneGraph 3.x，PhysX 3.4
• 运行环境：Windows x86/x64。核心代码是可以移植到其它系统环境的（Win/Linux/OSX/Android），不过部分内部依赖库（例如OIS和DInput）可能需要重新编译或者替换。
• PhysX编译后的结果自动保存在根目录PhysX_3.4的Include，Lib，Bin子目录中，通过CMake中的PHYSX_SDK_ROOT来设置根目录位置，通过PHYSX_LIBPATH_PREFIX来设置编译时所用的环境（本文用的是vc15win64）。
• 编译和INSTALL完成后，将PhysX_3.4/Bin/vc15win64中的dll库拷贝到运行目录中，然后可以测试示例程序效果。

这个工程大约是7年前建立的，当时只是为了个人爱好，没有做任何的宣传推广；不过结构上是比较合理的，当时用的是PhysX 3.2/3.3版本，和3.4版本的变化不大。
这一次让它重现天日，并且制定了比较详细的后续开发和教程计划，也是希望能够进一步挖掘发现OSG和PhysX的价值，能够为有需要的朋友所用。