Разница между игровым движком, физическим движком и ядром геометрического моделирования

Ядро геометрического моделирования — это ядро моделирования, оно позволяет конструировать или изменять геометрию и не имеет ничего общего с отображением этой геометрии на экране. Он также отличается от приложений для моделирования моделей, потому что последние используются художниками, а ядра моделирования используются инженерами и, следовательно, имеют очень разные входные данные, даже при построении визуально похожей модели.

Современные ядра моделирования обычно сопровождаются модулем 3D-рендеринга для отображения моделей. Но эта функциональность обычно помещается в специальные компоненты внутри фреймворка. Платформы имеют только ограниченный набор графических библиотек с аппаратным ускорением, таких как OpenGL, Vulkan и Direct3D, поэтому движок 3D-графики, поставляемый с ядром моделирования, обычно опирается на одну из библиотек более низкого уровня. Исторически сложилось так, что OpenGL использовался большинством промышленных приложений (в отличие от игр), но сегодня это может измениться.

Язык, на котором написано ядро ​​моделирования, может отличаться, но я считаю, что большинство из них написано на C++. Поскольку ядра моделирования начали писать в старые времена, они могут наследовать некоторые промежуточные языки, такие как CDL в OCCT (остатки были удалены, начиная с OCCT 7.0.0) или код, происходящий из других языков (например, из FORTRAN, популярного в прошлом). - ядра моделирования, скорее всего, не используют эти языки, но из исходного кода можно выяснить, что C++ код некоторых алгоритмов был на каком-то этапе преобразован из FORTRAN (но, конечно, вы не можете проверить этот момент с проприетарными ядрами) .

Если вы посмотрите на структуру компонентов Open CASCADE Technology, открытый исходное ядро ​​твердотельного моделирования, вы обнаружите, что компонент Визуализация реализует интерактивные сервисы для отображения моделей с использованием OpenGL или другой низкоуровневой графической библиотеки, но приложение на основе OCCT не обязано использовать его и может рассмотреть возможность отображения фигуры с помощью других библиотек.

В попытке обобщить:

• Графический движок реализует службы для рендеринга существующей геометрии и реализуется поверх низкоуровневых API, таких как OpenGL. Это включает в себя реализацию модели затенения/материала (Phong, металлическая шероховатость PBR), определение камеры и множество других инструментов, не поставляемых с низкоуровневыми API.
• ядро геометрического моделирования реализует структуры данных (например, граничное представление или CSG), сложная математика для построения модели инженерами (включая примитивы, скругления, логические операции) на точной геометрии, представленной B-сплайнами и т.п. (в отличие от инструментов, ориентированных на художников, которые обычно работают с полигональной геометрией). Фреймворк может предоставлять другие инструменты, включая графический движок, но обычно они отделены от ядра геометрии. Графические движки обычно не работают напрямую с геометрией B-сплайна, поэтому ядро ​​моделирования геометрии должно генерировать триангуляцию для рендеринга геометрии.
• Физический движок реализует только службы, связанные с физическим моделированием. Физический движок включает модуль обнаружения столкновений. В проекте также могут быть образцы с использованием какой-либо графической библиотеки, но ядро ​​не должно ни от чего зависеть.
• Игровой движок сочетает в себе графический движок, физический движок, звуковой движок и обычно также предоставляет некоторый язык сценариев и другие инструменты для упрощения разработки игр.