Пилю физический движок и автосимулятор на нём.

Кажется, я уже перерос libgdx и он сейчас больше мешает, чем помогает. Кто-то писал что к godot легко прикрутить свой физический движок — жду в комментариях рассказа как это сделать и ссылок с примерами.

Штуки, которых не было из коробки и я писал их сам:

1. Поддержка руля с force feedback через SDL.
2. Привязка звука к объектам в 3д. Подключил miniaudio, теперь право-лево и ближе-дальше нормально слышно.
3. Нет быстрой ECS. (Тут больше претензии к особенностям JVM, чем к libgdx).

В чём проблема с ECS — в языках типа С++ ECS может разложить все компоненты одного типа просто в один массив, доступ к ним будет линейным чтением из памяти, а в случае java объекты раскиданы как попало и на это никак не повлиять.

В итоге у меня получился самописный франкенштейн, в котором почти всё удалось вынести в компоненты, но один тип пришлось оставить в виде поля в Entity. Потому что физический движок очень часто лезет в компонент для состояния физического тела, где хранятся положение, скорость, момент инерции и аккумулятор для сил. Причём доступ в случайном порядке. Например, для добавления силы от пружины надо посмотреть места двух точек крепления у двух разных нет.

Я сделал два эксперимента и в обоих производительность проседала в разы. В итоге я решил что скорость важнее красоты кода и оставил это поле в Entity.
Эксперимент 1: как и для остальных компоненов, просто использовал HashMap[Entity, PhysicsBody] и вместо обращеня к полю лазил туда. Ужасно медленно.
Эксперимент 2: Заменил тип Entity на Int, для PhysicsBody завёл массив, где по индексу лежал нужный объект.
Производительность просела раза в два-три, и кажется JIT стал хуже справляться, т.к. производительность была очень нестабильной и где-то через десяток секунд устаканаливалась на чём-то стабильном, но раза в два-три более медленном чем с доступом к полю в Entity.

В эту неделю попробовал ради эксперимента сделать в игре модель мотоцикла. И это офигенно получилось — почти сразу после начальных настроек он поехал. Причём, как и настоящий мотоцикл, на скорости он был устойчивый, а рулить надо было контррулением. Это достигается за счёт угла наклона вилки и трейла.

В целом это очень круто и значит, что мой физический движок вполне нормально работает и его можно использовать для чего-то серьёзного. Кажется, что он нормально обрабатывает штуки типа прецессии вращающихся тел, которую аналитически в случае с кучей тел фиг посчитаешь.

Тут могло бы быть видео, но форум не даёт его загрузить файлом.

Проблемы, которые я не решил (и почему хочу перейти к чему-то типа Godot/Unity/UE):
В libgdx нет редактора объектов. Я не могу просто взять сцену, накидать на неё компонентов колес, пружин, амортизаторов, двигателя, коробки передач, дифференциала и в редакторе движка собрать из них транспортное средство. И ассета из этой штуки я тоже не сделаю.

Вместо этого приходится описывать все взаимосвязи кодом, получается очень долго. Вдобавок приходится отвлекаться на всякие штуки типа звука, ввода-вывода, графики, логики движения камеры и т.п. Сейчас это всё самописное, хотелось бы использовать что-то готовое и не отвлекаться.

UPD 2024-12-03

В качестве эксперимента накидал плоскую трассу из линий. Вообще мне понравился такой подход — не надо думать про текстуры и тратить время на детализацию. Можно просто накидать контуры в Blender и закинуть в движок. Этого достаточно, чтобы как-то оценить управляемость машины и сопоставить размеры моделей. Вся карта в obj весит около 50 килобайт и легко парсится самодельным парсером. Стандартный парсер obj от libgdx ожидает увидеть полигоны вместо линий и эти файлики не переваривает.

UPD 2024-12-04

Попробовал загрузить ресурсы из Ассето Корсы. Формат хранения у них бинарный, но довольно простой и на гитхабе уже есть код, который его парсит: github.com/RaduMC/kn5-converter/blob/master/kn5%20converter/Program.cs

Осталось только под свой язык программирования переписать.

Если кратко по формату и организации сцены в формате kn5 — сцена состоит из дерева нодов. У каждой ноды есть имя и список дочерних. Видов нод три — нода с матрицей преобразования, нода с мешем и нода с анимированным мешем. В файлах попадаются пустые ноды — кажется, их ещё используют в качестве зашлушек, чтобы потом по этой позиции добавить колесо или ещё что-то.

Я пока в своём минималистичном стиле нарисовал только линии, без полигонов, каждую ноду своим рандомным цветом. Но кажется у меня какая-то ошибка в индексах — куски земли как-то очень плотно залиты линиями и треугольников не видно.

Так же прямо внутри хранятся текстуры в dds и какие-то параметры материалов для шейдеров. Но сами шейдеры хз где.

UPD 2024-12-13

Поправил загрузку, добавил текстуры.
Много времени потратил на борьбу с libgdx. На мой взгляд в этом движке много оверинжиниринга и какие-то простые вещи делаются сложно, а вдобавок чтобы использовать libgdx, надо знать и как работает openGL, и как работают велосипеды в движке поверх него. А для чего-то сложного движок слабо подходит, например поддержки загрузки dds текстур в движке нет
. Я нашёл какую-то внешнюю библиотеку (gdx-dds), но она на попытке загрузки каких-то текстур кидается исключениями. В итоге я вместо вызова «загрузить текстуру» трачу время.

На мой взгляд пример оверинжиниринга: RenderContext.java — чтобы его использовать, надо целиком прочитать его код, и потом понять что под капотом он что-то запоминает и как-то вызывает openGL

Больше всего я сгорел с бага с текстурными координатами. Попробуйте найти ошибку:


    val mesh = new Mesh(
      true,
      node.verticesData.length,
      node.indices.length,
      new VertexAttribute(VertexAttributes.Usage.Position, 3, ShaderProgram.POSITION_ATTRIBUTE),
      new VertexAttribute(VertexAttributes.Usage.Normal, 3, ShaderProgram.NORMAL_ATTRIBUTE),
      new VertexAttribute(VertexAttributes.Usage.TextureCoordinates, 2, ShaderProgram.TEXCOORD_ATTRIBUTE),
      new VertexAttribute(VertexAttributes.Usage.Tangent, 3, ShaderProgram.TANGENT_ATTRIBUTE),
    )

Ошибка в том, что для текстурный хоординат должно быть так

ShaderProgram.TEXCOORD_ATTRIBUTE + "0"

В движке ни намёка на то, что текстурные координаты должны быть с нулём или ещё какой-то цифрой в конце.

UPD 2024-12-15

По совету Mr F попробовал использовать MSAA и включить alpha to coverage. Это прекрасно! Офигенная, забытая технология древних. С MSAA 16x получилась почти идеальная картинка для полупрозрачных объектов буквально добавлением пары строчек. Артефакты при желании можно увидеть, но усложнять код и использовать более сложные подходы я не хочу. Сейчас у меня осовной упор именно на проработку физики, графика подойдёт почти любая.

libgdx

11 комментариев

По поводу перфа, можно инлайнить композицию, правда это не динамическая история вообще, нужно будет каждую комбинацию описывать. У меня на проекте я специально делал кодген чтобы заинлайнить массив в класс, типа делал абстрактный MyCoolArray и реализации MyCoolArray0, MyCoolArray1 и тп. Но была цель оптимизироваться по памяти в первую очередь. После 16ти элементов уже была реализация MyCoolArrayN с массивом честным.

Потом это через виртуализацию разруливается на калсайте. Да, сдеградируешь на вызовах функций, но зато выигрываешь по плотности укладки в памяти.

Если совсем с ума сойти, можно ваще сделать «value types у нас дома» через VarHandle + byte[]. Производительность должна быть на уровне, тк JIT потом это всё вклеивает нормально.

конечно, это крайне костыльно, потому что JVM:(

Комментарий отредактирован: 29 ноября 2024, 14:46 (5 раз)

Интересно, я так глубоко не забирался.
Кстати насчёт кодогенерации и прочих ухищрений — в скале есть макросы и inline функции, можно с их помощью что-то навертеть.

а что если попробовать запустить на бете JDK с вальгаллой?

там норм валью тайпы есть

Комментарий отредактирован: 28 декабря 2024, 11:51

Я попробовал на очень простом примере. Как ни странно, на моём экспериментальном и очень простом примере value класс в два раза медленнее.

Как я сделал — скачал экспериментальную сборку JDK, распаковал. Скачал отсюда: jdk.java.net/valhalla/. Прям в папочку bin положил класс с файлом и вызвал его как /java --enable-preview --source 23 ValuePoint.java


public value class ValuePoint {
    public final double x;
    public final double y;

    public ValuePoint(double x, double y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public ValuePoint add(ValuePoint p) {
        return new ValuePoint(x + p.x, y + p.y);
    }

    public ValuePoint sub(ValuePoint p) {
        return new ValuePoint(x - p.x, y - p.y);
    }

    public String toString() {
        return "ValuePoint2(" + x + "," + y + ")";
    }

    public static void main(String[] args) {
        ValuePoint[] arr = new ValuePoint[1000];

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = new ValuePoint(i, i);
        }

        for (int k = 0; k < 100; k++) {
            long start = System.nanoTime();
            ValuePoint sum = new ValuePoint(0, 0);
            for (int i = 0; i < arr.length; ++i) {
                for (int j = 0; j < arr.length; ++j) {
                    sum.add(arr[j].sub(arr[i]));
                }
            }
            long end = System.nanoTime();
            System.out.println("sum = " + sum + " time = " + (end - start) + "ns");
        }
    }
}

Без слова value шаг вычисления внутри цикла завершается за 0.7 мс, с ним за 1.3мс.

Комментарий отредактирован: 28 декабря 2024, 17:15

мдамсики

чёто это не вяжется с тем что они на презентациях показывали))

Щас попробовал у себя собрать на коленке бенчмарк по мотивам. стянул свежий бинарь JDK+valhalla и добавил туда JMH


package test;

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;


@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MICROSECONDS)
@State(Scope.Benchmark)
@Fork(value = 1)
@Warmup(iterations = 5, timeUnit = TimeUnit.MILLISECONDS, time = 5000)
@Measurement(iterations = 5, timeUnit = TimeUnit.MILLISECONDS, time = 5000)
public class BenchValhalla {
    private Point[] mutablePoint;
    private ValuePoint[] valhallaPoint;

    @Setup
    public void setup() {
        var r = new Random(69);
        var samples = 5000;
        this.valhallaPoint = new ValuePoint[samples];
        this.mutablePoint = new Point[samples];

        for (int i = 0; i < valhallaPoint.length; i++) {
            valhallaPoint[i] = new ValuePoint(r.nextDouble(), r.nextDouble(), r.nextDouble(), r.nextDouble());
        }
        for (int i = 0; i < mutablePoint.length; i++) {
            var valh = valhallaPoint[i];
            mutablePoint[i] = new Point(valh.x, valh.y, valh.z, valh.w);
        }
    }

    @Benchmark
    public ValuePoint valhallaPoint() {
        var arr = valhallaPoint;
        var sum = new ValuePoint(0, 0, 0, 0);
        for (int i = 0; i < arr.length; ++i) {
            for (int j = 0; j < arr.length; ++j) {
                sum = sum.add(arr[j].sub(arr[i]));
            }
        }
        return sum;
    }

    @Benchmark
    public Point plainOldMutablePoint() {
        var arr = mutablePoint;
        var sum = new Point(0, 0, 0, 0);
        for (int i = 0; i < arr.length; ++i) {
            for (int j = 0; j < arr.length; ++j) {
                sum.mutableAdd(arr[j]);
                sum.mutableSub(arr[i]);
            }
        }
        return sum;
    }

    @Benchmark
    public Point plainOldImmutablePoint() {
        var arr = mutablePoint;
        var sum = new Point(0, 0, 0, 0);
        for (int i = 0; i < arr.length; ++i) {
            for (int j = 0; j < arr.length; ++j) {
                sum = sum.addImmutable(arr[j].subImmutable(arr[i]));
            }
        }
        return sum;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        var options = new OptionsBuilder()
                .include(BenchValhalla.class.getSimpleName())
                .build();
        new Runner(options).run();
    }

    static value class ValuePoint {
        public final double x;
        public final double y;
        public final double z;
        public final double w;

        public ValuePoint(double x, double y, double z, double w) {
            this.x = x;
            this.y = y;
            this.z = z;
            this.w = w;
        }

        public ValuePoint add(ValuePoint p) {
            return new ValuePoint(x + p.x, y + p.y, z + p.z, w + p.w);
        }

        public ValuePoint sub(ValuePoint p) {
            return new ValuePoint(x - p.x, y - p.y, z - p.z, w - p.w);
        }
    }

    static class Point {
        public double x;
        public double y;
        public double z;
        public double w;

        public Point(double x, double y, double z, double w) {
            this.x = x;
            this.y = y;
            this.z = z;
            this.w = w;
        }

        public Point mutableAdd(Point p) {
            x += p.x; y += p.y; z += p.z; w += p.w;
            return this;
        }

        public Point mutableSub(Point p) {
            x -= p.x; y -= p.y; z -= p.z; w -= p.w;
            return this;
        }

        public Point addImmutable(Point p) {
            return new Point(x + p.x, y + p.y, z + p.z, w + p.w);
        }

        public Point subImmutable(Point p) {
            return new Point(x - p.x, y - p.y, z - p.z, w - p.w);
        }
    }
}

Результат по итогу вот такой:


Benchmark                             Mode  Cnt       Score      Error  Units
BenchValhalla.plainOldImmutablePoint  avgt    5  112872,954 � 7424,274  us/op
BenchValhalla.plainOldMutablePoint    avgt    5   37533,453 �  181,333  us/op
BenchValhalla.valhallaPoint           avgt    5   18884,832 �  554,865  us/op

Комментарий отредактирован: 29 декабря 2024, 14:50

энивэй без дженериков вальгала это недоимплемент почти неюзабельный

терпите, джавики.

вот тебе, блять, 10 лет люди работали. жаль джава не умерла.

Комментарий отредактирован: 29 декабря 2024, 14:56

Для истории — я сделал четыре класса.
изменяемый, с final полями, record и Value класс. Rysen 3700x, VM version: JDK 23.0.1, OpenJDK 64-Bit Server VM, 23.0.1+11-39

Benchmark                           Mode  Cnt      Score     Error  Units
BenchValhalla.finalPoint            avgt    5   3399.923 ±  88.193  us/op
BenchValhalla.plainOldMutablePoint  avgt    5  52134.455 ± 942.619  us/op
BenchValhalla.recordPoint           avgt    5   3354.371 ±  56.565  us/op
BenchValhalla.valhallaPoint         avgt    5   3385.298 ±  39.188  us/op

https://github.com/Kright/mySmallProjects/tree/master/2024/wellcome2valhalla
Вот мой код с уже готовым проектом если кто захочет по-быстрому попробовать.

А физический движок позволил бы сделать реалистичную версию Road Rash?
Интересен именно момент, когда один мотоциклист пинает другого, влияя на стабильность аппарата на высокой скорости

В принципе можно, но по закону Ньютона сила будет действовать на оба мотоцилка :) В реальности мотоциклисты стараются не контактировать ни с чем, очень высокая вероятность улететь. Ещё скажу, что в реальности пилот очень сильно влияет на мотоцикл тем как сидит и держится за руль, например если вцепляться в руль — можно поймать вобблинг и начнутся автоколебания руля влево-вправо или наклониться влево-вправо и повлиять на баланс мотоцикла. Вот этих нюансов к сожалению почти никак не передать.

Вообще тема мотоциклов мне интересна, но без вестибулярного аппарата и на гоночном круглом руле управлемость как у пьяного самокатчика. Это совсем не то, что я чувствовал на реальном мотоциле.

Может быть, что-то такое можно сделать, если как в игральных автоматах поставить модель мотоцикла, сделать мощный и точный большой руль с force feedback и ещё какие-нибудь приводы для наклона мотоцикла влево-вправо (тоже с force feedback, чтобы чувствовать баланс веса игрока). Потому что мотоцикл рулится контррулением и это очень требовательно к точности и скорости реакции руля.

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии

Boolean

Пилю физический движок и автосимулятор на нём.

UPD 2024-12-03

UPD 2024-12-04

UPD 2024-12-13

UPD 2024-12-15

11 комментариев

Godot

Boolean

Unity3D

Оффтоп

Программирование

Смешные картинки

Разработка игр