Havok

用于物理效应模拟的游戏引擎

Havok

Havok,全称为Havok Game Dynamics SDK,译作Havok游戏动力开发包。一般称为Havok,是一个用于物理(动力学)效应模拟的游戏引擎,为电子游戏所设计,注重在游戏中对于真实世界的模拟。使用撞击监测功能的Havok引擎可以让更多真实世界的情况以最大的拟真度反映在游戏中。它包含PhysX、FX及其他一系列著名的物理模拟与运算引擎,被广泛地应用于游戏、软件和电影当中。人们经常说到的,与PhysX相提并论的Havok物理模拟引擎,只是Havok引擎中的一部分而已。

Havok,全称为Havok Game Dynamics SDK,译作Havok游戏动力开发包。一般称为Havok,是一个用于物理(动力学)效应模拟的游戏引擎,为电子游戏所设计,注重在游戏中对于真实世界的模拟。使用撞击监测功能的Havok引擎可以让更多真实世界的情况以最大的拟真度反映在游戏中。它包含PhysX、FX及其他一系列著名的物理模拟与运算引擎,被广泛地应用于游戏、软件和电影当中。

内容简介

人们经常说到的,与PhysX相提并论的Havok物理模拟引擎,只是Havok引擎中的一部分而已。

Havok成立于1998年,总部位于爱尔兰首都都柏林。2000年在游戏开发者大会上发布了Havok 1.0 。2.0版本在2003年的游戏开发者大会上发布;4.5版本在2007年3月释出,最新版本为5.5 ,引擎基于C/C++语言而成。2007年9月,Intel宣布收购Havok,之后不久,Intel宣布Havok引擎开放源代码并允许游戏开发人员免费使用。

Havok专注于游戏的仿真技术。其包含的Havok Physics物理引擎是物理模拟计算引擎界的领军者,世界三大物理引擎之首。(排名第二的是nVIDIA PhysX,第三的是Bullet)。

自2000年Havok 1.0版本发布以来,采用Havok引擎开发的游戏(全平台)已超过280种。由于Havok的开放性以及不依赖特定硬件支持的特点,很多游戏大作都采用Havok引擎。例如:《疯狂的麦克斯》、《星际争霸2》、《暗黑破坏神3》、《激战2》、《战地:叛逆连队2》、《失落的星球2》、《半条命2》(半条命虽然使用source做的,但是source是基于havok引擎的、《细胞分裂》、《生化危机5》、《孤岛惊魂2》、《辐射3》、《求生之路》、《正当防卫》、《波斯王子:遗忘之沙》、《争分夺秒》、《星球大战:原力释放2》、《闪点行动:龙之崛起》、《帝国时代3》、《黑道圣徒4》、《热血无赖》、《现代战争4:决战时刻》等。这与PhysX游戏都是较为冷门的情况大不相同。

Havok是Intel公司旗下产业,但是仍然与AMD公司保持良好的合作关系;Havok引擎是AMD”开放物理计划“的核心成员之一(另两个成员是Bullet和Pixelux DMM),计划中可以利用AMD Radeon HD4000系列以上的显卡进行物理加速计算。不过这项计划尚在开发中,除了几个演示DEMO外,尚没有游戏支持。

Physics

Havok物理引擎。业界领先的实时碰撞计算和物理仿真解决方案,提供快速高效率的物理模拟计算。被200多个游戏所采用,且Havok Physics引擎可以运行在Windows、Linux、MAC、XBOX360、Playstation3等全平台上。Havok Physics是整个Havok引擎的基础。

Havok Physics物理引擎是业界功能最全面的物理仿真解决方案,它可以应用在诸如实时碰撞计算、动力学约束求解、车辆综合解决方案等领域。

Havok Physics基于CPU计算,尤其是在Intel收购Havok之后,Havok特别针对多核多线程CPU进行优化。多线程CPU的普及以及Havok Physics引擎本身的高效率特点,使得Havok仅仅依靠CPU计算就能达到很好的物理模拟效果。

FX

针对爆炸效果等大计算量的物理模拟,Havok曾经推出过Havok FX引擎。Havok FX引擎也是一种物理模拟计算解决方案,由CPU+GPU联合计算完成。GPU负责爆炸等大计算量的物理模拟。Nvidia与ATI都曾经与Havok就Havok FX进行过深入的合作。但是Intel收购Havok后,由于Intel本身不能生产独立的GPU,Havok FX发展就陷入停滞,虽然Intel官方没有宣布Havok FX引擎下马,但实际上Havok FX已经被Intel雪藏。

这也就意味着,ATI显卡虽然理论上支持Havok FX物理加速,但是由于Havok引擎中GPU计算部分已经停滞发展,所以ATI显卡的Havok物理加速只是有枪无弹,缺少游戏支持。这也是后来AMD启动“开放物理计划”的原因之一。

动作引擎

Havok动作引擎。是一种高效灵活的动作开发工具。在全平台上提供经过优化的回放和实时融合特性,并能与Havok Physics引擎完美合作,提高游戏的可玩性。

Havok动作引擎的特点包括:高效动画压缩和解压;运动混合;根据速度、方向和重量提供动作控制;动作缓和曲线支持等。

如果没有Havok Animation,游戏中车轮不会转动,两腿不会迈开,士兵也不会换弹匣或者蹲、站、跳、卧倒、侧倾。最新版的动作引擎带来流畅的动作,在使用寒霜引擎的ruby demo中,仅ruby脸部就有上百个可动部件,这是前所未有的。值得一提的是很多好莱坞电影大片也是使用Havok Animation。

Behavior

Havok行为引擎。它可以让游戏中的虚拟人物学会新的行为、动作、战术。你是否曾注意到,在一些采用havok的游戏中,就像《光晕3》和《半条命2》,友好的虚拟人物会转身面向你,会和你产生互动。敌人则不仅会冲向你开火,他们也会寻找 掩护,在《彩虹6号:盾牌行动》之类的战术游戏中,敌人甚至拥有包抄、迂回等战术。集成在寒霜引擎中的Havok Behavior更为强大,例如你会看到虚拟人物弓腰通过,攀爬,或者跳过障碍,遇到爆炸物选择躲避或是捡起来扔回去。

Cloth

Havok布料模拟引擎。Havok Cloth不是说这个引擎只能模拟布匹的物理特性,而是能模拟一切柔性物体。如衣服,裙子,斗篷,外套、头发、尾巴、旗帜、横幅、窗帘、植物等等。

Havok Cloth的基本特性包括基于物理的布料模拟、多线程与平台优化、拉伸/阻尼/弯曲等布料行为属性、基于人物模型的布料创建工具等等。

加入AMD开放物理计划的Havok引擎,就是这个Havok Cloth引擎。AMD曾经展示过一个由HD4870X2组建的,基于ATI Stream和OpenCL,运用Havok Cloth引擎的演示视频。

刚体破坏

Havok刚体破坏引擎。这是一种高效的跨平台的刚体破坏仿真引擎。Havok刚体破坏引擎采用Collision Detection碰撞检测系统,这将有别于以往传统游戏中的hitbox系统。适合造成动态破坏。

带来前所未有的高范围破坏,可完全毁坏游戏内的所有物体(载具、建筑、桥梁、树木.....)和部分地形

带来前所未有的高精度破坏,你可以削去飞行中飞机的翅膀或者其他什么地方,也可以炸坏房屋一角,这一切都不是程序编辑好的,不是调用破坏后的模型和 贴图,你可以决定破坏什么部位。

《战地 叛逆连队2》使用寒霜引擎渲染,寒霜引擎中集成了内部版本的Havok Destruction 2.0版本。这使得游戏中高达99%的建筑都可以被破坏掉。

AI

Havok人工智能引擎。在2009年游戏开发者大会上,Havok展示了Havok引擎家族的新成员:Havok人工智能引擎。

Havok AI可以帮助游戏开发者更好的进行游戏中人工智能的开发,借助Havok AI SDK开发者可以更容易的设计出更出色、聪明的游戏角色。比如这套工具就包含自动路径搜索功能,可以让游戏角色迅速、动态的自主进行路径规划。在GDC2009上就展示了一段,士兵躲避着炮火自动搜索安全路径穿过道路的片段,给与会者留下了很深的印象。此外,它还包括各种通用件的组合、网络化的智能集成等。

游戏

比较著名的Havok引擎游戏包括:《阿拉玛王国:惩罚》《战地3》、《极品飞车:亡命天涯》《星际争霸2》、《暗黑破坏神3》、《战地:叛逆连队2》、《上古卷轴4》、《马克思 佩恩2》、《光晕3》、《半条命2》、《细胞分裂》、《生化危机5》、《F.E.A.R》 、《孤岛惊魂2》、《辐射3》、《阿凡达》、《求生之路》、《正当防卫》、《波斯王子:遗忘之沙》、《孢子》、《争分夺秒》、《红色派系:游击战》、《失落的星球2》《现代战争4决胜时刻》等。

目前为止,在全平台上,共有353种游戏使用Havok引擎。超过了PhysX的309种。Havok仍然是物理模拟引擎界的领军者。

其中PC平台的Havok游戏共163个。

下面为全平台Havok引擎游戏列表:

游戏名称游戏平台Havok引擎类型游戏名称游戏平台Havok引擎类型反恐24小时PS2Physics50美分:防弹XBOX,PS2Physics速度与激情之A2狂飙PCPhysics超级兵工厂XBOX 360-冲破火网:黑鹰PSPPhysics特工雨果PS2Physics特工雨果:滚滚滑板PC,PS2Physics心灵杀手XBOX 360Animation, Physics鬼屋魔影PC,Xbox 360,PS2,PS3,WiiPhysics美国陆军2:真实战士XBOX 360Physics天空3Xbox 360PhysicsAmsterdam Taxi MadnessPCPhysics别惹蚂蚁PC,PS2,Wii-武装与危险PC,Xbox360Physics刺客信条PC,Xbox360,PS3Animation, Physics刺客信条2PC,Xbox360,PS3Animation, Physics铁臂阿童木PS2Physics末日战车PCPhysics后院摔角Xbox,PS2Physics后院摔角2Xbox,PS2Physics班卓熊:神奇螺丝Xbox 360Physics战地1943Xbox360,PS3Physics战地:叛逆连队Xbox360,PS3Destruction战地:叛逆连队2PC,XBox360,PS3DestructionBEN10:外星神力维尔加科斯的攻击Xbox360,PS2,Wii,PSPPhysics古罗马猛将传PS2Physics诺曼底任务:突袭柏林PCPhysics生化奇兵PC,Xbox 360Animation, Physics生化奇兵2PC,Xbox 360,PS3Animation, Physics黑暗地带:51区PC,Xbox360,PS3Animation, Physics轰炸方块WiiPhysics轰炸方块:猛击聚会WiiPhysics球瓶终结者PCPhysics战火兄弟连:进军30高地PS2Physics野兽传奇Xbox360,PS3Animation, Physics坎贝拉猎人:2010Xbox360,PS3Physics游戏狂欢节WiiPhysics游戏狂欢节:迷你高尔夫WiiPhysics汽车总动员PSPPhysics名人体育WiiPhysics英雄连PC-英雄连:抵抗前线PCPhysics柯南Xbox360,PS3Animation, Physics死刑犯2:充血Xbox360,PS3Physics死刑犯:罪恶起源PC,Xbox360-卡罗琳PS2,WiiPhysics除暴战警Xbox 360Physics除暴战警2Xbox 360Physics古惑狼赛车Xbox,PS2Physics但丁地狱Xbox 360,PS3-魔法门之黑暗弥赛亚PC,Xbox 360-暗黑血统Xbox 360,PS3-圣剑传说4PS2Physics颜料宝贝WiiPhysics丧尸围城Xbox 360Physics死亡空间PC,Xbox 360,PS3,PSPPhysics致命生物WiiPhysics死亡风暴海盗-Physics纽约街头教父:偶像Xbox 360,PS3Physics恶魔之魂PS3Animation, Physics赏金奇兵2:库铂复仇PCAnimation, Physics毁灭全人类2PC,Xbox,PS2Physics毁灭全人类:解放威廉WiiPhysics杀出重围:隐形战争PC,XboxPhysics天灾:危机之日WiiAnimation, Physics迪斯尼公主:魔法世界PS2,WiiPhysicsDJ英雄Xbox 360,PS3Cloth龙与地下城Online:风暴来临PCPhysicsEA游戏广场WiiPhysics顽皮小鬼混乱大冒险PC,Xbox,PS2Physics紧急出动PS2,WiiPhysics欧洲暴力赛车PCPhysics尸变重生PC,Xbox,PS2Physics极度恐慌:机密档案PC,Xbox,PS3Physics极度恐慌2:起源计划PC,Xbox 360,PS3Physics神鬼寓言2Xbox 360Animation, Physics辐射3PC,Xbox 360,PS3Animation, Physics孤岛惊魂2PC,Xbox 360,PS3Animation, Physics异魂传承PS3-巅峰破碎Xbox 360,PS3Animation, Physics俄罗斯之恋Xbox,PS2-全能战士:十锤PCPhysics全能战士PC,Xbox,PS2PhysicsGeorge of the Jungle: Search for the SecretPS2,WiiPhysics高山滑雪PS3-战斧:野兽骑士Xbox 360,PS3Animation, Behavior, Physics黄金眼:黑帮情报员Xbox,PS2-吉他英雄5Xbox360,PS3Animation, Physics吉他英雄街机版PCAnimation, Physics吉他英雄3PC,Xbox360,PS3Animation, Physics吉他英雄世界巡演PC,Xbox 360,PS3Animation, Physics吉他英雄:金属乐队PC,Xbox 360,PS3-半条命2:橙盒版PS3Physics光晕2PC,XboxPhysics光晕3Xbox 360Physics光晕3:地狱空降兵Xbox 360Physics光环战争Xbox 360Physics快乐大脚PC,PS2,WiiPhysics

游戏名称游戏平台Havok引擎类型游戏名称游戏平台Havok引擎类型哈雷机车:漫游世界PCPhysics哈雷机车:极速之轮PCPhysics哈利波特与火焰杯PC,Xbox,PS2,PSP-哈利波特与凤凰社PC,Xbox 360,PS3,WiiAnimation, Physics天剑PS3Animation, Physics暴雨PS3Cloth,Physics暗黑之门:伦敦PCAnimation, Physics南北战争:秘密任务PC,Xbox 360,PS2,PS3Physics决战太平洋PC,Xbox 360,PS3Physics疯狂改装车赛PCPhysics卡通赛车PS2Physics虎克之炮舰巡航PC,PS2Physics我是一个辐射突变异性PCPhysicsIHRA拖车大赛:运动家版PC,Xbox,PS2Physics职业拖车大赛2005PS2Physics印第安纳琼斯与皇杖PS2,PSP,WiiPhysics头文字D:山口复仇PCPhysics钢铁侠PC,Xbox 360,PS3,PS2,WiiAnimation, Behavior, Physics钢铁侠2Xbox360,PS3-阿凡达PC,Xbox360,PS3Animation, Physics侏罗纪:猎物Xbox360,PS3,WiiPhysics正当防卫PC,Xbox 360,Xbox,PS2Physics凯恩与林奇:死人PC,Xbox 360,PS3Physics杀戮地带2PS3Physics杀戮地带:解放PSPPhysics霹雳游侠2PC,PS2Physics霹雳游侠PC,PS2Physics求生之路PC,Xbox 360Physics求生之路2PC,Xbox360Physics虚拟乐高积木PCPhysics伦敦赛车手PCPhysics伦敦赛车手2PCPhysics伦敦赛车手:疯狂破坏PCPhysics伦敦赛车手:警察也疯狂PCPhysics伦敦赛车手:世界锦标赛PCPhysics华纳群星总动员:超级兵工厂Xbox 360-魔戒:第三纪元Xbox,PS2Physics失落的星球2PC,Xbox,PS3Destruction失落星球:极限状态PC,Xbox360,PS3Destruction马达加斯加2:逃往非洲Xbox360,PS2,PS3,WiiAnimation, Behavior, Physics疯狂世界WiiAnimation, Physics大规模行动PS3-美国漫画英雄:复仇女神Xbox,PS2,PSPPhysics漫画英雄超级战队PS2,Wii,PSPPhysics漫画英雄终极联盟2Xbox 360,PS3Animation, Physics马克斯 佩恩2PCPhysics荣誉勋章:英雄PSP-荣誉勋章:先遣部队PS2,WiiPhysics荣誉勋章:英雄2Wii,PSPPhysics荣誉勋章:血战太平洋PCPhysics雇佣兵2:战火纷飞PC,Xbox360,PS2,PS3Animation, Physics雇佣兵Xbox,PS2Physics微型机器4PC,PSP,PS2Physics午夜狂飙:改装车大赛PCPhysics北美职业棒球超明星WiiPhysics摩登大赛车PS3Animation, Physics怪兽屋PS2Physics真人快打:少林武僧Xbox,PS2Physics机车风暴PS3Animation, Physics机车风暴:太平洋裂缝PS3Animation, Physics我的模拟人生PC,WiiPhysics我的模拟人生:王国WiiPhysics我的模拟人生:赛车WiiPhysicsNBA09:深入比赛Xbox 360,PS3Animation, Physics死灵幻象PCPhysics极品飞车12PC,PS2,PS3,Xbox 360,Wii,PSP,iPhonePhysics宠物大冒险2PSP-忍者之刃Xbox 360Animation, PhysicsNovastrikePS3-世界彩弹锦标赛2009Xbox360,PS2,PS3,WiiAnimation, Physics闪点行动2:龙腾PC,Xbox360,PS3Animation, Physics篱墙外PC,Xbox,PS2Physics痛楚PS3Animation, Physics恐惧杀手PC-恐惧杀手:地狱之战PC,XboxPhysics恐惧杀手:嗑药过量PCPhysics魔域反攻PC,Xbox,PS2Physics完美特工:零Xbox 360Physics森林寻宝历险记PC,Xbox,PS2Physics51号星球WiiPhysicsPower Rangers Dino ThunderPS2Physics波斯王子PC,Xbox 360,PS3Physics波斯王子:遗忘之沙PC,Xbox 360,PS3Physics超能力战警Xbox PS2Physics彩虹六号:迫在眉睫Xbox,PS2-料理鼠王Xbox 360,PS3,PSP-红色派系:游击战PC,Xbox360,PS3Animation, Physics安魂曲PC-生化危机5PC,Xbox360,PS3Physics生化危机:暗黑编年史WiiPhysicsRingling Bros. and Barnum & Bailey CircusWiiPhysics机器人大擂台Xbox,PS2Physics机器人大擂台2:设计与破坏PCPhysics太空堡垒:入侵Xbox,PS2Physics室内狂飙XboxPhysics黑道圣徒Xbox360-秘密特工:终极牺牲PC,Xbox360,PS2Physics暗影狂奔PC,Xbox360PhysicsSonic The HedgehogXbox360,,PS3Physics索尼克世界冒险Xbox360,PS3Physics索尼克:世代Xbox360,PS3,PCPhysics索尼克:失落的世界WIIU,PCPhysics索尼克:力量XBOX ONE,PS4,PC,NSPhysics索尼克滑板失重Wii,PS2Physics

软件

3ds MAX、Adobe Atmosphere、Virtools等。

电影

《特洛伊》《黑客帝国》等。

主要对比

Nvidia显卡用户应该会有印象,只要打开PhysX模式,游戏就会卡,特别是最早的那个尖峰战士2的物理岛关卡,不管你是不是在 做什么大事,就算呆着不动也卡,这是因为physx是以API实现的,是一个外部插件,不能和游戏引擎完美的结合起来,需要不断的检测你有没有触发每一个 条件,这需要大量的浮点运算,所以浮点运算能力强的显卡运算起来只是费劲,CPU模式打开它就只有个位数的帧了。而且physx只能执行nv官方提供的几 套算法,自由度不高.

而havok是一套功能丰富的游戏开发组件,开发者可以根据需要把其中几项功能封装到自己引擎的底层,由于是CPU运算X86指令集,还能执行很多开发者 自己发明的代码,工作模式是引擎内部的触发式,所以有些情况下会看到你都看到BFBC2里面炮弹击中墙了几毫秒,墙才碎有延迟。如果你不断的同时击碎什么 东西,就不会有延迟了,因为游戏会自动切换到一个触发频率高的模式。有些havok游戏默认就工作在这个模式

大多数游戏用的都是 havok的同一套刚体力学模拟破坏系统,布料/头发的柔体力学模拟&气动方面的流体力学模拟插件都没发挥出来

在破坏的精度上,havok和physx是一样的,都可以精确到未来10年也发挥不出来的级别,不过两者在实际应用中发挥出的功力都不行。实现方法都是将一个物体划分为若干个碰撞模块,每个模块可以分别被从这个物体的整体上击碎下来,然后这个碎块还继续带有碰撞检测属性. 一般游戏里会设置他们几十秒后自动消失,而《战地 叛逆连队2》里几乎立刻没了

理论能达到的程度就是对着一个模型人开一枪,可以射出一个有空腔的洞,而不是将模型人击碎成几块,或者在屏幕上消失。这需要模型人由几十万个碰撞检测模块 组成

最重要的就算physx这种靠api实现的算法,在不同api的硬件上无法实现,不适合制作多人游戏,总不能你N卡可以看到一堵墙碎成粉末但是A卡用户只是看到墙体凭空消失吧?

同样是havok,版本也千差万别,而physx不同版本区别不大,而且havok不光是 物理模拟,是一整套游戏开发组件,包括AI(行为),动作等在内的都有涉及

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