物理X

物理X
原作者NovodeX AG ( ETH チューリッヒ)
開発者Nvidia Corporation (2008年現在) Ageia (2004年 - 2008年) NovodeX AG (2001年 - 2004年)
安定版リリース
Blast 5.0.6; PhysX SDK 5.5.0; Flow 2.1.0; PhysX システムソフトウェア 9.23.1019 / 2024年12月13日 ( 2024-12-13 )
リポジトリhttps://github.com/NVIDIA-Omniverse/PhysX (5.x) https://github.com/NVIDIAGameWorks/PhysX (4.x および 3.4) https://github.com/NVIDIAGameWorks/PhysX-3.4 (3.4)
書かれたC++
オペレーティング·システムMicrosoft Windows、macOS、Linux、PlayStation 2、PlayStation 3、PlayStation 4、Xbox 360、Xbox One、Wii、iOS、Android
タイプ物理シミュレーション
ライセンスBSD-3
WebサイトNvidia PhysX 開発者サイトドキュメント
BFG Physxカード

PhysXは、 Nvidia GameWorksソフトウェアスイートの一部としてNvidiaが開発したオープンソース[ 1 ]のリアルタイム物理エンジンミドルウェアSDKです。

当初、PhysXをサポートするビデオゲームは、PhysX PPU（Ageia社が設計した拡張カード）によって高速化されることが想定されていました。しかし、Ageia社がNvidia社に買収された後、専用のPhysXカードは廃止され、APIはCUDA対応のGeForce GPUで実行されるようになりました。どちらの場合も、ハードウェアアクセラレーションによって特定の物理演算をCPUからオフロードし、CPUが他のタスクを実行できるようになりました。

PhysXやその他のミドルウェア物理エンジンは、今日多くのビデオゲームで使用されています。これは、ゲーム開発者が、例えばソフトボディダイナミクスを実行するために古典力学（ニュートン力学）を実装する独自のコードを書く必要がないため、開発時間を節約できるためです。[ 2 ]

歴史

今日PhysXとして知られる技術は、NovodeXと呼ばれる物理シミュレーションエンジンに端を発しています。このエンジンは、スイス連邦工科大学チューリッヒ校（ETH Zurich）のスピンオフ企業であるNovodeX AGによって開発されました。 [ 3 ] 2004年、AgeiaはNovodeX AGを買収し、CPUの性能向上を支援する物理演算処理を高速化するハードウェア技術の開発を開始しました。Ageiaはこの技術をPhysXと名付け、SDKはNovodeXからPhysXに改名され、アクセラレータカードはPPU（Physics Processing Unit）と名付けられました。[ 4 ]

PhysX技術を実装した最初のビデオゲームは、2005年9月にロシアのゲームストアでのみ発売された「スターリン地下鉄」である。 [ 5 ]

2008年、Ageiaはグラフィックス技術メーカーのNvidiaに買収されました。[ 6 ] NvidiaはGeForceグラフィックスカードのラインでPhysXハードウェアアクセラレーションを有効にし始めました[ 7 ]そして最終的にAgeia PPUのサポートを中止しました[ 8 ] 。

PhysX SDK 3.0は2011年5月にリリースされ、SDKの大幅な書き換えが行われ、より効率的なマルチスレッドやサポートされているすべてのプラットフォーム向けの統一されたコードベースなどの改善がもたらされました。[ 2 ]

GDC 2015で、NvidiaはPhysXのソースコードをGitHubで公開しましたが、developer.nvidia.comでの登録が必要でした。[ 9 ]独自のSDKは、 Windows、Linux、macOS、iOS、Androidプラットフォーム上で商用および非商用の両方で開発者に無料で提供されました。[ 10 ]

2018年12月3日、PhysXは3条項BSDライセンスの下でオープンソース化されましたが、この変更はコンピューターとモバイルプラットフォームにのみ適用されました。[ 11 ]

2022年11月8日、オープンソースリリースは、同じ3条項BSDライセンスの下でPhysX 5に更新されました。[ 12 ]

2025年2月、 GeForce RTX 50シリーズでは32ビットCUDAアプリケーションのサポートが廃止され、32ビットタイトルではGPUアクセラレーションPhysXが機能しなくなりました。[ 13 ]これにより、GPU PhysXオプションがCPUによって処理されるようになり、 Mirror's EdgeやBorderlands 2などのタイトルでパフォーマンスが低下しました。[ 14 ]

特徴

PhysXエンジンとSDKは、Microsoft Windows、macOS、Linux、[ 11 ] PlayStation 3、[ 15 ] [ 16 ] PlayStation 4、[ 17 ] Xbox 360、[ 18 ] Xbox One、[ 19 ] Wii、[ 20 ] iOSおよびAndroidで利用できます。[ 11 ]

PhysXはマルチスレッド対応の物理シミュレーションSDKです。剛体ダイナミクス、ソフトボディダイナミクス（布の裂け目や加圧された布などの布シミュレーションなど）、ラグドールとキャラクターコントローラー、車両ダイナミクス、パーティクル、ボリューム流体シミュレーションをサポートしています。

ハードウェアアクセラレーション

Mafia II の物理レベルの比較。
(PC) 上のスクリーンショットは、ゲーム設定でPhysXを最高レベルに設定した場合の「マフィア II」における瓦礫のシミュレーションの様子を示しています。下のスクリーンショットは、PhysXを最低レベルに設定した場合の同様のシーンを示しています。

PPU

物理演算処理装置（PPU）は、CPUの計算負荷、特に物理演算に関わる計算負荷を軽減するために特別に設計されたプロセッサです。PhysX PPUは、ASUS [ 21 ]、BFG Technologies [ 22 ]、[ 23 ] 、 Dell [ 24 ]、ELSA Technology [ 25 ]などによってPCIまたはPCIeカードの形で消費者に提供されました。

PhysX SDKのバージョン2.8.3以降、PPUカードのサポートは廃止され、PPUカードは製造されなくなりました。[ 8 ] Ageiaが設計したPhysX PPUスタンドアロンカードの最後の形態は、専用の9800GTXとほぼ同じPhysXパフォーマンスを持っていました。[ 26 ]

グラフィックプロセッサ

Nvidia による Ageia の買収後、PhysX の開発は PPU 拡張カードから離れ、代わりに最新の GPU のGPGPU機能に重点が置かれるようになりました。

最新の GPU は、コンピューター グラフィックスの操作と表示に非常に効率的であり、高度な並列構造により、PhysX を使用した物理シミュレーションの高速化には汎用 CPU よりも効果的です。

CUDA対応のGeForceグラフィックスカード（8シリーズ以降のGPUで、最低32個のコアと最低256MBの専用グラフィックスメモリ[ 27 ] ）であれば、専用のPhysXカードをインストールしなくてもPhysXを利用できます。

頂点

Nvidia APEXテクノロジーは、PhysX SDKをベースに構築されたマルチプラットフォーム対応のスケーラブルなダイナミクスフレームワークです。2010年8月に『Mafia II』で初めて導入されました。 [ 28 ] NvidiaのAPEXは、以下のモジュールで構成されています：APEX Destruction、APEX Clothing、APEX Particles、APEX Turbulence、APEX ForceField、そして2011年に開発中止となった旧APEX Vegetation。[ 29 ] [ 30 ]

バージョン1.4.1以降、APEX SDKは非推奨となりました。[ 31 ]

エヌビディアフレックス

FleXは、リアルタイム視覚効果のためのパーティクルベースのシミュレーション技術です。伝統的に、視覚効果は、剛体、流体、衣服など、それぞれに特化したソルバーを用いて作成された要素の組み合わせによって作成されていました。FleXは、すべてのオブジェクトタイプに対して統一されたパーティクル表現を使用するため、異なるシミュレーション対象物がシームレスに相互作用する新しい効果を可能にします。このような統一された物理ソルバーは、Autodesk MayaのnClothやSoftimageのLagoaなどのツールが広く使用されているオフラインコンピュータグラフィックスの世界では定番です。FleXの目標は、GPUのパワーを利用して、これらのオフラインアプリケーションの機能をリアルタイムコンピュータグラフィックスにもたらすことです。[ 32 ]

現実世界のテクノロジーからの批判

2010年7月5日、Real World TechnologiesはPhysXアーキテクチャの分析[ 33 ]を公開しました。この分析によると、当時のPhysXアプリケーションで使用されていたコードのほとんどは、マルチスレッド最適化が施されていないx87命令に基づいていました。そのため、CPUでPhysXコードを実行すると、パフォーマンスが大幅に低下する可能性があります。記事では、 SSE命令を使用してPhysXを書き換えることで、CPU PhysXとGPU PhysXのパフォーマンス差を大幅に軽減できる可能性があると示唆しています。

Real World Technologiesの分析に対し、PhysXプロダクトマネージャーのマイク・スコローンズ氏は[ 34 ]、ほとんどのゲームが最初にコンソール向けに開発され、その後PCに移植されるため、SSEのサポートが遅れていると述べた。その結果、現代のコンピューターは、ほとんど、あるいは全く最適化を行わなくても、これらのゲームをコンソールよりも高速かつ快適に実行できる。NvidiaのシニアPRマネージャー、ブライアン・デル・リッツォ氏は、マルチスレッドはCPU PhysX 2.xで既に利用可能であり、それを活用するかどうかは開発者次第だったと説明した。また、自動マルチスレッドとSSEはPhysX SDKバージョン3で導入される予定であると述べた[ 35 ] 。

PhysX SDK 3.0は2011年5月にリリースされ、SDKの大幅な書き換えが行われ、より効率的なマルチスレッドやサポートされているすべてのプラットフォーム向けの統一されたコードベースなどの改善がもたらされました。[ 2 ]

使用法

ビデオゲームにおけるPhysX

PhysX技術は、 Unreal Engine（バージョン3以降）、Unity、Gamebryo、Vision（バージョン6以降）、Instinct Engine、[ 36 ] Panda3D、Diesel、Torque、HeroEngine、BigWorldなどのゲームエンジンで使用されています。[ 27 ]

数少ない主要な物理エンジンの一つとして、The Witcher 3: Wild Hunt、Warframe、Killing Floor 2、Batman: Arkham Knight、Planetside 2、Borderlands 2など、多くのゲームで使用されています。これらのゲームのほとんどは、物理シミュレーションの処理にCPUを使用しています。

ハードウェアアクセラレーションによるPhysXのオプションサポートを備えたビデオゲームには、裂ける布、動的な煙、シミュレートされた粒子の破片などの追加エフェクトが含まれていることがよくあります。[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

他のソフトウェアにおけるPhysX

PhysX をサポートするその他のソフトウェアには次のものがあります:

参照

参考文献

  1. ^ 「NVIDIA PhysX SDK 4.1」。Engadget 。2022年4月5日閲覧。
  2. ^ a b c「NVIDIA、PhysX SDK V3のリリースを発表」。Nvidia 。 2011年5月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年6月3日閲覧。
  3. ^ "NovodeX AG" . ETH Zürich . 2018年1月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年12月4日閲覧。
  4. ^ César A. Berardini (2005年4月12日). 「AGEIA Technologies Interview」 . 2011年9月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年6月8日閲覧。
  5. ^ 「物理エンジン：PhysX」 . MobyGames . 2023年9月6日閲覧。
  6. ^ 「NVIDIA、AGEIA Technologiesの買収を完了」（プレスリリース）NVIDIA Corporation、2008年2月13日。 2009年3月18日閲覧。
  7. ^ 「CUDA の PhysX、Linux のサポートは当然ですか?」。フォロニクス。フォロニクスメディア。 2008 年 2 月 14 日。2008 年2 月 14 日に取得。
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