在Libgdx中修正物理引擎Box2d时间步长

8 4月

文章翻译并修改自原文David Saltares。博主经验丰富,他的很多关于Libgdx的文章都值得一读,再此特作推荐。

Fix your Timestep是Glenn Fiedler所写的一篇关于处理物理模拟的文章。这篇文章是2006年的,但是其中大部分内容在今天仍然具有启发性。

这篇文章涉及了处理物理引擎中的时间增量的不同方法。这个问题很复杂,但是不可否认它对游戏行为和表现的影响。

我认为将这些内容迁移到使用Box2D物理引擎的Libgdx应用中是非常好的点子。这些也可以应用到Bullet中,它是另外一款优秀的物理引擎,而且迁移的改动非常小。

简单却错误的方法

将时间步长设定为1/60每秒,这是非常常见而且简单的方法。它可以让物理模拟稳定运行,但是当游戏运行FPS降到60以下时,物理引擎的表现会非常糟。而这在移动设备上非常常见。

最合乎逻辑的方案是计算现在时点在最后一帧后经过的时间,并传递给物理引擎。这样做显然会让每一帧的表现不同,整个物理引擎会表现的很不稳定。不同设备之间的表现会由于设备自身的不同(比如内存、运算器)产生变化。很明显,这不是我们期待的方案。

固定的时间步长

如果物理引擎以一个固定的步长,如1/60秒去运行,那么有些设备可能会运行的过快并达到120FPS。而同时有些设备可能运行过于缓慢,达到30FPS,那么物理引擎每两帧才前进一次。

我们需要一个累加器来保存时间,然后尽可能的保持物理引擎和渲染一致。当这一帧时间过多时,我们可以将多余时间保留给下一帧。


其中step是固定的时间步长,而accumulator是剩余的时间。

追加处理

因为accumulator中保存了剩余的时间,但是它又不足驱动物理引擎一次。这样就会出现一种视觉上的延迟或者卡顿,因为你的渲染所经历的时间比物理时间经历的时间长。

我们可以在这两个物理状态间追加一次实体的变化来减缓这种延迟。而追加的依据就是我们剩余的时间。


其中的Entityanager是一个专门的类。它承担为维持游戏实体集合的任务,并通过update()来更新物理世界,通过interpolate()方法来追加变化。


更详细的追加可以参考SionCore

实例

Libgdx社区的成员Just4phil提供了一个本文阐述的方法的实例。详见参考部分。

参考

fix your timestep
Download demo jar
Game Screen
sioncore

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