android - Box2D Physics 是否依赖帧率？

Question

我正在为 Android 制作一个 2D sidescroller 游戏，并且正在考虑将 Box2D 用于物理。我想知道在使用 Box2D 时，如果设备的帧速率从 60 fps(Android 的上限)下降到例如 30 fps，所有物理是否会随之减慢？

具体来说，我将使用实时在线多人游戏，因此不能将帧率作为常量来依赖。因此，如果多人游戏中的一个设备以 60 fps 的速度运行，而另一个以 30 fps 的速度运行，并且一个对象应该以 10 米/秒的速度移动，那么它在较慢的设备上会以 5 米/秒的速度移动吗？

我想使用 Box2D，所以如果是这种情况，有没有办法解决它？

Answer 1

我认为你的问题实际上是两个问题。

1) 您是否应该在模拟过程中改变物理时间步长的速率。

不，你不应该。。您可以在游戏循环的一个时间步内多次迭代引擎(使用相同的步长值多次调用 Step(...) 函数)。

来自 2.3.0 Box2D 手册的 2.4 节:

A variable time step produces variable results, which makes it difficult to debug. So don't tie the time step to your frame rate (unless you really, really have to).

2) 如何连接两个实时物理模拟并使它们的物理更新周期相互依赖。

曾几何时，有一款名为《帝国时代》的改变游戏类型的游戏。它拥有数千个 AI 单元，它们在 28.8 网络上近乎实时地相互战斗。它工作得很好，有人写了一篇文章介绍他们是如何做到的:

1. The article.
2. The pdf version of the article.

我为我的更新循环调整了下面的技术和代码，以便我可以控制在两个不同的 iPad 上相互运行的两个游戏的帧速率。

void GameManager::UpdateGame()
{
   const uint32 MAXIMUM_FRAME_RATE = Constants::DEFAULT_OBJECT_CYCLES_PER_SECOND();
   const uint32 MINIMUM_FRAME_RATE = 10;
   const uint32 MAXIMUM_CYCLES_PER_FRAME = (MAXIMUM_FRAME_RATE/MINIMUM_FRAME_RATE);
   const double UPDATE_INTERVAL = (1.0/MAXIMUM_FRAME_RATE);

   static double lastFrameTime = 0.0;
   static double cyclesLeftOver = 0.0;

   double currentTime;
   double updateIterations;

   currentTime = CACurrentMediaTime();
   updateIterations = ((currentTime - lastFrameTime) + cyclesLeftOver);

   if(updateIterations > (MAXIMUM_CYCLES_PER_FRAME*UPDATE_INTERVAL))
   {
      updateIterations = MAXIMUM_CYCLES_PER_FRAME*UPDATE_INTERVAL;
   }

   while (updateIterations >= UPDATE_INTERVAL)
   {
      //      DebugLogCPP("Frame Running");
      updateIterations -= UPDATE_INTERVAL;
      // Set the random seed for this cycle.
      RanNumGen::SetSeed(_cycleManager->GetObjectCycle());
      // Dispatch messages.
      _messageManager->SendMessages();
      // Update all entities.
      _entityManager->Update();
      // Update the physics
      _gameWorldManager->Update(Constants::DEFAULT_OBJECT_CYCLE_SECONDS());
      // Advance the cycle clock.
      _cycleManager->Update();
   }

   cyclesLeftOver = updateIterations;
   lastFrameTime = currentTime;
}

这段代码使执行的迭代次数在上限和下限之间保持平衡。需要注意的一个关键点是，如果未及时收到来自其他玩家的消息，则不会实际调用此函数。这有效地使两个物理系统成为一体。

3) 您(也许)真正应该知道的部分

如果您计划在两个设备上使用 Box2D 来独立运行物理，您几乎肯定会在短时间后看到它们出现分歧。我在 iPad 2 和 iPad 3 上运行我的游戏，并注意到几秒钟后它们发生了分歧(碰撞发生在一个，但另一个没有)。这是因为 float 的舍入行为因多种因素而异。对于一些快速计算，没有问题。但是当值通过积分器不断循环时，小的差异会潜入低阶位并累积(例如，您会在物理模拟中看到)。 double 有一点帮助，但最终没有帮助。

查看多个 CPU 上弹跳球场中特定弹跳球的一些简单测试(例如，iPad 2 与 iPad 3 的代码完全相同)将显示这一点。几秒钟的运动后错误逐渐出现，突然间你的速度/位置偏离足以产生影响。

不动点数学是解决这个问题的方法，但这种方法也会导致其自身的疯狂。曾几何时，Box2D 有过定点版，不过这一次已经过去了。

我什至玩弄了 Box2D 的定点版本，但被另一个项目(Space Spiders Must Die!)分散了注意力。总有一天……

对于您的特定情况，这可能不是问题(即您没有进行独立模拟或以预期的方式进行模拟)，如果不是，请不要担心。

You can see lots of other Box2D stuff (but not this game...it is not up there yet) here on my blog.

这有帮助吗？