什么技术用于具有巨大计算需求的粒子系统？

Question

我有一个带有X粒子的粒子系统。 每个粒子测试与其他粒子的碰撞。这给出了每帧X * X = X ^ 2碰撞测试。对于60f / s，这相当于每秒60 * X ^ 2的碰撞检测。

这些密集计算的最佳技术方法是什么？我应该使用F＃，C，C ++或C＃还是别的什么？

以下是约束

1. 代码是用最新的XNA
用C＃编写的
2. 可以考虑使用多线程
3. 没有用于测试与最近邻居的碰撞或减少问题的特殊算法

最后一个约束可能很奇怪，所以让我解释一下。 无论约束3如何，考虑到巨大的计算要求的问题，什么是解决问题的最佳方法。 算法可以减少问题;仍然相同的算法可能根据技术而表现不同。考虑CLR与原生C的利弊。

Answer 1

你应该考虑在GPU上使用CUDA，OpenCL或DirectX计算着色器这样做。

Answer 2

简单的答案是“衡量它”。但是看看这张图（我从this question借来的 - 这值得你阅读）。

C ++可能比MS的C＃实现快10％（对于这个特定的计算），并且对Mono的C＃实现更快。但在现实世界中，C ++并非 比C＃快得多。

如果您正在进行核心数字运算，则需要使用CPU的SIMD / SSE单位。这是C＃通常不支持的东西 - 但Mono正在通过Mono.Simd添加支持。从图中可以看出，使用SIMD单元可以显着提升两种语言的性能。

（值得注意的是，虽然C ++仍然比C＃“更快”，但与选择使用的硬件相比，语言选择对性能的影响很小。正如评论中所提到的 - 您选择的算法到目前为止效果最好。）

最后，正如Jerry Coffin在his answer中提到的那样，你也可以在GPU上进行处理。我想它会比SIMD更快（但正如我所说 - 测量它）。使用GPU可以让CPU自由地执行其他任务。缺点是您的最终用户需要合理的GPU。

Answer 3

扫描和修剪是一种广泛的相位碰撞检测算法，可能非常适合此任务。如果你可以利用时间相干性，那么从一帧到另一帧，位置差异通常很小，可以获得处理的减少。关于这个主题的好书是“实时碰撞检测”。

Answer 4

对于一个简单的加速，您可以先按一个轴排序，然后循环检查该轴上的碰撞，然后再进行全面检查...对于每个粒子，您只需要在数组中进一步查看，直到找到一个不会在那个轴上碰撞然后你可以移动到下一个轴。