中视典

物理引擎，虚拟现实的“另一条腿”

——魏召

目前国内的虚拟现实或者仿真系统多是以某款图形引擎为基础，封装构建的上层应用系统。图形引擎只就是一个中间件，不是基于微软的Direct3D就是基于OpenGL开发的，当然也只有这两种选择。图形引擎中较为出色的是OpenGVS、Vtree、OSG、OGRE等，当然还有很多游戏公司在自己开发图形引擎，如国内的金山公司。而无论是采用虚拟现实模拟真实世界，还是利用图形引擎开发三维游戏，撇开了物理系统就会失去场景的真实感或者游戏娱乐的细节拟真度，而像Havok、PhysX、ODE等一些专业的物理引擎则可弥补这一缺憾。虚拟现实的一个重要特点是互动性，而具有真实效果的互动就需要将物理定律引入到场景中，否则在浏览中人可能被几片树叶卡住，这就失去了真实性。
物理引擎和图形引擎是两个截然不同的引擎，但是它们两者又有着密不可分的联系，一起创造了虚拟现实的世界。只有图形引擎的VR模拟只是一些三角形面片的涂色显示而已，虚拟世界中的物体只具有一个外表，没有内在的实体，就像一堆幽灵彼此之间无法相互作用，用户更不能和他们产生什么交互。物理引擎，简单的说就是计算3D场景中，物体与场景之间，物体与角色之间、物体与物体之间的运动交互和动力学特性。在物理引擎的支持下，VR场景中的模型有了实体，一个物体可以具有质量、可以受到重力、可以落在地面上、可以和别的物体发生碰撞、可以受到用户施加的推力、可以因为压力而变形、可以有液体在表面上流动。
在国外，绝大部分虚拟现实应用软件都具有一定的物理特性，如Vega、Virtools、Quest3D、Blink 3D、DX Studio等，而国内的虚拟仿真产品多年来只是注重了基于图形引擎的开发，而忽视了对物理引擎的研究。为什么3D游戏广泛采用了物理引擎系统而在虚拟现实领域没有呢？我认为一是国内的虚拟需求刚刚打开，还没有多少客户提出对物理模拟的过多要求；二是很多企业的研发投入有限，图形方面的事情就积攒了一堆要处理，根本无暇顾及此事。但是国内也不乏目光长远的企业存在，例如近期中视典就对推了支持物理系统的VRP模块，在国产虚拟软件中这还是首家支持物理系统的软件。
最著名的物理引擎公司Havok在去年已被Inter收购，而AGEIA有在积极推广它的PPU（物理加速卡），优秀的开源物理引擎ODE已被成功用于BloodRayne2、Xpand Rally 、Delta 3D等3D游戏或仿真中。纵观国外物理引擎的应用和发展状况，可以肯定地说国内单靠图形引擎制成的虚拟现实不会走的长远，物理引擎必将成为虚拟现实的“另一腿”。

                 

（图1 多米诺骨牌）

（图2 摇摆的风铃）

（图3）

（图4）