将 Android* Bullet 物理引擎移植至英特尔® 架构

简介

由于目前的移动设备上能够使用更高的计算性能，移动游戏现在也可以提供震撼的画面和真实物理（realistic physics）。 枪战游戏中的手雷爆炸效果和赛车模拟器中的汽车漂移效果等便是由物理引擎所提供，其核心是物理模拟。 一般而言，物理模拟决定了游戏引擎的性能。 一款游戏成功与否通常取决于物理引擎计算物理模型的速度和准确度。

本文将介绍如何构建 Android 版 Bullet 物理引擎并将其移至到基于英特尔? 凌动 SoC 的平台。

Bullet 物理

Bullet 物理库是一个实时物理引擎，通常作为其他游戏引擎的组件用于许多电脑游戏、电影、3D 建模系统以及其他应用中 [http://bulletphysics.org/]。 2011 年年中，发布了支持 Android OS 的版本（ARM NEON* 优化）。

首先，我们在 Samsung Galaxy* Tab 3 10.1 （采用基于 ARM 的处理器，每秒帧数为 30）上运行 Bullet 物理应用。 然后，我们将该 Bullet 物理应用移植到 x86 架构， 并在该 Samsung Galaxy* Tab 3 10.1 （现在采用英特尔? x86 处理器，每秒帧数为 60）上运行 Bullet 物理应用。 我们使用英特尔? 图形性能分析器对每种情况下的性能进行了比较 [http://software.intel.com/en-us/vcsource/tools/intel-gpa]。

将应用移植到 x86 架构后，开发人员能够获得额外的帧时间，从而提高其游戏中的物理计算速度，因此他们拥有更多的时间处理更多游戏中的真实物理或动作。

准备工作

构建并移植我们需要的 Bullet：

• Android SDK [https://developer.android.com/sdk/index.html]
• Android NDK [https://developer.android.com/tools/sdk/ndk/index.html]
• Eclipse* ADT [https://developer.android.com/sdk/installing/bundle.html]
• Bullet Physics [https://bullet.googlecode.com/files/bullet-2.80-rev2531.zip]

整个流程可以在 Windows*、Linux* 或 Mac OS* 上运行；这三种系统在这一方面并无本质差别。 我们在 Lenovo K900 和 Samsung Galaxy* Tab 10.1 3 上运行了测试。 两台设备均基于英特尔凌动处理器 Z2460。

此处随附了本文中介绍的能够自动执行所有操作的脚本。

构建

第一步是在 ARM 下构建并运行示例应用 PfxApp_1_Simple。

图 1. 示例应用 PfxApp_1_Simple （设备Samsung Galaxy* tab 3 10.1）。

然后，我们将会构建 PfxLibrary 库 — 物理引擎的主要组件。 如要完成该操作，需要访问库项目目录：

<BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxLibrary\jni

<BulletPhysics> 是访问 bullet-2.80-rev2531 文件夹的路径。 在目录中打开 Android.mk 文件，然后找到并更换声明的变量，如下所示：

LOCAL_PATH := <BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects

然后，打开控制台并导航至：

<BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxLibrary

运行命令：

ndk-build

成功！ 我们为 armeabi-v7a 成功构建了 PfxLibrary。

接下来，我们来构建示例应用。 导航至以下目录：

<BulletPhysics>\bullet-2.80-ev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxApp_1_Simple\jni

打开 Android.mk 文件并更改声明：

LOCAL_PATH := <BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects

在命令提示符下，在项目文件夹中更改目录：

<BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxApp_1_Simple

运行命令：

ndk-build

我们使用 Eclipse IDE 启动应用。 将该项目导入 Eclipse：

File => Import => Android => Existing Android Code Into Workspace => Browse… => 
<BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxApp_1_Simple\ =>
OK => Finish

运行相同的应用。 在项目图标上点击鼠标右键，并选择 "Run As => Android Application"，如图 2 所示。

图 2. 从 Eclipse* IDE 启动应用

示例将会在转换模式下运行。

移植

接下来，我们将把该示例 PfxApp_1_Simple 移植到 x86。 从核心 PfxLibrary 库开始。 导航至项目文件夹：

<BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxLibrary\jni

打开 Android.mk 文件并更改此声明：

APP_ABI := x86

对 Android.mk 文件做如下更改：

LOCAL_PATH := <BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects 
LOCAL_CFLAGS := $(LOCAL_C_INCLUDES:%=-I%) -DUSE_PTHREADS –pthread 
LOCAL_ARM_NEON := false

通过将以下内容从 LOCAL_SRC_FILES 声明列表中删除来移除 ARM NEON* 优化的汇编文件：

src/base_level/solver/pfx_constraint_row_solver_neon.cpp \ 
include/vecmath/neon/vectormath_neon_assembly_implementations.S

重新构建物理引擎。 在命令提示符下，更改工作目录：

<BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxLibrary

运行 ndk-build。 我们现在为 x86 架构创建了 PfxLibrary。 重复上述操作，移植示例应用。 导航至以下项目目录：

<BulletPhysics>\bullet-2.80-ev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxApp_1_Simple\jni

打开 Application.mk 文件并更换声明：

APP_ABI := x86

更换 Android.mk 文件中的变量：

LOCAL_PATH := \bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects 
LOCAL_SRC_FILES := project/Android/PfxLibrary/obj/local/x86/libpfxlibrary.a 
LOCAL_CFLAGS := $(LOCAL_C_INCLUDES:%=-I%) 
LOCAL_ARM_NEON := false

从 LOCAL_SRC_FILES 中删除以下内容：

sample/test_ARM_NEON_performance/neon_dot_product.S \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/neon_cross_product.S \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/neon_matrix4_operator_multiply.S \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/neon_matrix3_operator_multiply.S \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/neon_orthoInverse_transform3.S \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/neon_transform3_operator_multiply.S \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/neon_transpose_matrix3.S \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/test_neon_cross_product.cpp \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/test_neon_dot_product.cpp \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/test_neon_matrix3_operator_multiply.cpp \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/test_neon_matrix4_operator_multiply.cpp \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/test_neon_orthoInverse_transform3.cpp \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/test_neon_transform3_operator_multiply.cpp \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/test_neon_transpose_matrix3.cpp \ 
sample/test_ARM_NEON_performance/test_neon_solve_linear_constraint_row.cpp

为项目文件夹更改工作目录：

<BulletPhysics>\bullet-2.80-rev2531\Extras\PhysicsEffects\project\Android\PfxApp_1_Simple

使用 ndk-build 命令构建项目，然后在设备上运行示例。

使用 Google Play 提供的 APK Info 应用查看支持的架构 [https://play.google.com/store/apps/details?id=com.intelloware.apkinfo]。

图 3. 截屏：APK Info（设备 Lenovo K900）

结论

本文分步介绍了如何构建和移植物理引擎 — Bullet Physics。 将该应用成功移植至 x86 架构后，应用的物理移植速度提高 2 倍，帧速率（FPS）得到提高。

作者介绍

Ilya Krjukov ([email protected]) — 高级软件工程师

Denis Smirnov ([email protected]) — 软件实习生

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