游戏引擎与物理引擎与几何建模内核之间的区别

Question

“渲染引擎通过多种方法（光栅化、光线追踪等）中的任何一种生成动画 3D 图形。

大多数情况下，渲染引擎不是直接在 CPU 或 GPU 上进行编程和编译，而是建立在一个或多个渲染应用程序编程接口 (API) 之上，例如 Direct3D、OpenGL 或 Vulkan，它们提供了一种软件抽象图形处理单元 (GPU)。 DirectX、Simple DirectMedia Layer (SDL) 和 OpenGL 等低级库也常用于游戏，因为它们提供对其他计算机硬件（如输入设备（鼠标、键盘和操纵杆）、网卡、和声卡。” - Game Engine

“UNISURF 是一种开创性的表面 CAD/CAM 系统，旨在辅助车身设计和加工。它由法国工程师 Pierre Bézier 于 1968 年为雷诺开发，并于 1975 年在该公司全面使用。[1] [2] 到 1999 年，大约 1,500 名雷诺员工使用 UNISURF 进行汽车设计和制造。” Advent of CAD/CAM Systems

“几何建模内核是用于计算机辅助设计包的 3D 实体建模软件组件”Geometric Modeling Kernel

与game engines 和physics engines 相比，我很难理解geometric modeling kernels 的底层架构。

问题：

1. 我理解正确吗，几何建模内核实际上是低级 API，更具体地说，kernel loadable extensions，专门用于处理几何操作的渲染，例如创建边界表示屏幕上的对象？

2. geometric modeling kernels 与OpenGL 派生的 API 有何不同？它们是否也是用 C++ 或更早的语言编写的，因为我相信它们出现得更早？

3. 我是否理解正确，几何建模内核，如 ACIS、Parasolid 继续使用它自己的、专有的、低级模块，而不是 OpenCL/OpenGL，或者它们是一种混合？

4. 就 API 而言，物理引擎的架构是什么。是使用OpenGL 还是其他派生的低级图形API？比如Havoc，它是否依赖于其他低级API，比如Direct3D？

Answer 1

几何建模内核是一个建模内核，它允许构造或修改几何，与在屏幕上显示此几何无关.它也不同于模型雕刻应用程序，因为后者是由艺术家使用的，而建模内核是由工程师使用的，因此即使在构建视觉上相似的模型时也会有非常不同的输入。

现代建模内核通常伴随着用于显示模型的 3D 渲染器。但是这个功能通常被放入框架内的专用组件中。平台只有有限的一组硬件加速图形库，如OpenGL、Vulkan和Direct3D，因此建模内核附带的3D图形引擎通常依赖于较低级别的库之一。从历史上看，OpenGL 被大多数工业应用程序使用（与游戏相反），但今天可能不一样了。

编写建模内核的语言可能不同，但我相信大多数是用 C++ 编写的。由于建模内核是在较早的时候开始编写的，它们可能会继承一些中间语言，例如 OCCT 中的 CDL（从 OCCT 7.0.0 起已删除残余）或源自其他语言的代码（例如来自 FORTRAN，过去很流行） - 建模内核很可能不使用这些语言，但可以从源代码中发现，某些算法的 C++ 代码是在某个步骤从 FORTRAN 转换而来的（当然，您不能用专有内核检查这一点） .

如果你看一下开源实体建模内核Open CASCADE Technology的组件结构，你会发现Visualization组件实现了使用OpenGL或其他低级图形显示模型的交互服务库，但基于 OCCT 的应用程序不必使用它，可以考虑使用其他库显示形状。

试图概括：

• 图形引擎实现了用于渲染现有几何图形的服务，并在 OpenGL 等低级 API 之上实现。这包括实现着色/材质模型（Phong、PBR 金属粗糙度）、相机定义和一堆其他工具，而不是低级 API。
• Geometric modeling kernel 实现数据结构（如边界表示或 CSG），由工程师在 B 样条和类似物表示的精确几何上（包括基元、圆角、布尔运算）构建模型的复杂数学（相反以艺术家为导向的工具，通常适用于多边形几何）。该框架可能提供其他工具，包括图形引擎，但它们通常与几何内核分离。图形引擎通常不直接使用 B-Spline 几何，因此几何建模内核必须生成三角剖分来渲染几何。
• Physics engine 仅实现与物理模拟相关的服务。物理引擎包括碰撞检测模块。该项目可能还包含使用某些图形库的示例，但内核不应依赖任何图形库。
• Game engine结合了图形引擎、物理引擎、音频引擎，通常还提供一些脚本语言和其他工具来简化游戏开发。