Физика в Babylon.js Havok vs Oimo.js: когда что выбирать

Oimo.js — это легковесная физическая библиотека на JavaScript, предназначенная для симуляции твердых тел в трехмерных сценах. Она обеспечивает реалистичное поведение объектов с упором на производительность, что особенно важно для веб-приложений и игр, где нагрузка на CPU должна оставаться минимальной. Основными объектами в Oimo.js являются тела (RigidBody), шарниры (Joints) и контейнеры мира (World).

Создание мира

Мир в Oimo.js создается через объект OIMO.World, который управляет всеми физическими телами и их взаимодействиями:

const world = new OIMO.World({
    timestep: 1/60,
    gravity: [0, -9.8, 0]
});
  • timestep — шаг симуляции, обычно 1/60 для 60 FPS.
  • gravity — вектор гравитации в формате [x, y, z].

Каждый объект в мире должен быть зарегистрирован через методы addRigidBody и addJoint.

Тела и их свойства

RigidBody является основным строительным блоком физики. Создание тела выглядит следующим образом:

const box = world.add({
    type: "box",
    size: [1, 1, 1],
    pos: [0, 5, 0],
    rot: [0, 0, 0],
    move: true,
    density: 1
});
  • type — форма тела: box, sphere, cylinder, capsule.
  • size — размеры тела; для сферы достаточно одного значения радиуса.
  • pos и rot — начальная позиция и вращение.
  • move — указывает, подвижное ли тело.
  • density — плотность материала, влияет на массу.

Оimo.js автоматически рассчитывает массу тела как произведение плотности на объем. Для динамических объектов важно правильно подбирать density и move.

Физические свойства

Ключевыми параметрами поведения тела являются:

  • friction — коэффициент трения, определяет сопротивление скольжению.
  • restitution — коэффициент упругости, влияет на отскок.
  • linearDamping и angularDamping — гашение линейного и углового движения, предотвращает бесконечное дрейфование.
box.friction = 0.5;
box.restitution = 0.3;
box.linearDamping = 0.01;
box.angularDamping = 0.05;

Шарниры и ограничения

Для создания соединений между объектами Oimo.js использует Joints. Типы соединений:

  • DistanceJoint — фиксированное расстояние между точками двух тел.
  • HingeJoint — шарнир с одной осью вращения.
  • SliderJoint — позволяет телу двигаться вдоль оси.
  • BallJoint — шарнир с вращением во всех направлениях.

Пример шарнирного соединения:

const hinge = new OIMO.HingeJoint(box1, box2, {
    pos1: [0, -1, 0],
    pos2: [0, 1, 0],
    axis1: [0, 0, 1],
    axis2: [0, 0, 1],
    collideConnected: false
});
world.addJoint(hinge);
  • pos1 и pos2 — точки крепления на телах.
  • axis1 и axis2 — оси вращения.
  • collideConnected — предотвращает столкновение соединённых тел.

Обновление мира

Симуляция обновляется вызовом метода step():

function animate() {
    world.step();
    requestAnimationFrame(animate);
}
animate();

Рекомендуется вызывать step() с тем же шагом, который был задан при создании мира (timestep). После каждого шага можно обновлять визуальные объекты, синхронизируя их с положением физических тел.

Сравнение с Havok

Havok в Babylon.js ориентирован на реализм и сложные столкновения, поддерживает мягкие тела, тряпичные симуляции и разрушения, но имеет большую нагрузку на CPU/GPU. Oimo.js, в отличие от Havok, более лёгкий и быстрый, идеален для браузерных игр и простых физико-динамических эффектов.

Когда выбирать Oimo.js:

  • Нужна быстрая физика для большого количества объектов.
  • Проект ориентирован на веб-игру или интерактивную 3D-сцену.
  • Простые твердые тела и базовые соединения.

Когда выбирать Havok:

  • Требуется сложная симуляция: мягкие тела, ткани, разрушения.
  • Высокий приоритет на точность столкновений.
  • Проект может позволить нагрузку на производительность.

Оптимизация и тонкости

  • Использование простых коллайдеров: сферы и коробки проще для расчёта столкновений.
  • Разделение динамических и статических объектов: статические тела не участвуют в расчёте сил, экономя ресурсы.
  • Контроль количества шагов симуляции: увеличение timestep снижает точность, уменьшение — увеличивает нагрузку.
  • Ограничение количества соединений: сложные цепочки из hinge и ball joint могут сильно замедлить мир.

Интеграция с Babylon.js

Для визуализации тела из Oimo.js используют синхронизацию с Mesh:

mesh.position.copyFrom(box.getPosition());
mesh.rotationQuaternion.copyFrom(box.getQuaternion());

Важно использовать кватернионы для вращения, так как Oimo.js хранит ориентацию в виде кватерниона.

Использование Oimo.js позволяет создавать сцены с падающими объектами, цепями, катящимися шарами и простыми физическими взаимодействиями без чрезмерной нагрузки, что делает его идеальным инструментом для браузерной 3D-физики.

Оглавление