物理加速技术

1. 物理加速技术的PhysX

PhysX物理加速技术体现在硬件和软件两大应用层面:以PPU为核心的物理加速卡以及PhysX物理引擎
一、硬件——物理加速卡（以PPU为核心）
AGEIA于2005年生产了世界上第一块3D图形物理加速处理芯片，也就是PPU（Physics Processing Unit）。以此芯片为核心的物理加速卡，是一种全新的PC硬件范畴，市面上的AGEIA PhysX物理加速卡，以及和华硕、影驰等PC硬件厂商合作生产的物理加速卡都是以PPU为核心的。 玩家们耳熟能详的《虚幻竞技场3》、《幽灵行动2：尖峰战士》、《好战者（warmonger）》、《细胞因子》、《赌命战士》、《战争机器》、《Beowulf》、《 City of Villains Medal Of Honor: Airborne》、《 Bladestorm: The Hundred Years' War》等140多款经典游戏都是以PhysX引擎为灵魂，并且都支持物理加速卡。
PPU的出现是为了解放随着图形发展而任务日益繁重的CPU,将原本使用软件技术并通过CPU运算处理的物理反应计算提取出来，专门来负责物理运算的处理工作。其强大的整数及浮点运算能力，可形成软、固质体动力，泛用碰撞侦测，有限元素分析，流体动力，毛发模拟，布料模拟等技术特效。随着PhysX引擎也将得到越来越多的游戏开发商的青睐，物理游戏将会如雨后春笋般涌现出来。物理加速卡这一英雄，也将会有越来越广阔的用武之地。
借助PhysX卓越的计算能力，玩家将看到各种逼真震撼的场景，例如：
1.尘土飞扬，碎渣四溅的大量粒子运动所形成的爆炸效果；
2.设计结构复杂的各种几何模型，以完成更加逼真的物理运动和交互动作；
3.环绕在运动中的物体周围的大量翻腾涌动的浓烟和尘雾效果；
4.逼真细腻的河水、泥石流、岩浆等流体运动模拟；
5.衣物、草丛、树叶之类软性物体能随风自然飘动效果；
6.衣物，旗帜等软性物体因外界各种影响做出不同的撕裂或变形效果；
7.刚性物体之间相互碰撞的运动计算，一定力度之下形成拟真的成千上万个碎片运动。
如此类推. 理解三者关系的最好方法是理解他们是如何和游戏引擎交互的：CPU只考虑如何让游戏对玩家作反应，就好像一个大管家一样， 工作则重点是放在渲染质量方面、主要追求单纯的视觉效果，而不是将运作效能放在第一位。物理加速则着重渲染效果的“真实性”，设计成考虑对象的运动以及和虚拟世界之间的互动。但是物理加速有着和GPU完全不同的内部构架，它往往拥有软、固质体动力，泛用碰撞侦测，有限元素分析，流体动力，毛发模拟，布料模拟等技术特效，可以处理相当复杂的物理运算，而传统的CPU和GPU在执行这些任务时往往无法获得足够好的效能。物理加速的这些处理技术和GPU是完全不同的两个运算概念，因为物理运算需要十分强大的整数及浮点运算能力，而将以上这些分离出来交由物理加速处理架构的最大优势，这意味着未来3D运算也将从现有的CPU、GPU配合的方式变为CPU、物理加速处理和GPU三者的配合协作。厂商们所推出的物理加速的概念也是如此，它将原本使用软件技术并透过CPU运算处理的物理反应计算再提取出来给专门负责物理运算的硬件、芯片来处理。在短期来看，CPU“综合协调”，GPU“渲染、显示”，“处理物理交互”，三者共同完成逼真的游戏体验。
比如在模拟一个大石头滚下山坡的场景时，现有的双核心处理器只能处理800-1000块石头互相碰撞、反弹、急冲的景象，无法展现出更广阔的场景。
可以说在短期，物理加速处理所带来的最大变化将是游戏特效，因为以目前的GPU硬件技术，游戏开发者已经很难整合环境和其他元素，打个比方：一阵冷风吹过一片寂静的，树将随风摇摆，数叶发出沙沙响声，百叶窗发出被风吹打的巨响，修道士手拿火把穿过古墓，他的的长袍很真实的随风摆动，女主角的所骑马的尾巴也自然的摆动，当前面的城堡突然爆炸，飞溅出来的碎石冲倒街上的围墙，这些特效将会让游戏真实感上一个台阶，同时基于物理模拟的视觉将会彻底改变此前单调乏味事先做的动画效果。