【要約】Babylon.js 9 の Geospatial（float64）上で float32 の Havok 物理を動かす — 大砲ゲームで実装した「ステージフレーム」方式 [Qiita_Trend] | Summary by TechDistill
> Source: Qiita_Trend
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// Problem
開発者がBabylon.js 9のGeospatial機能を用いて地球規模の3Dシーンを構築しようとした際、物理エンジンの精度不足に直面した。具体的には、以下の問題が発生した。
- ・ECEF座標は百万メートルオーダーであり、float32では0.5m以上の量子化誤差が生じる。
- ・Havok物理エンジンは内部的にfloat32を使用するため、ECEF座標を直接扱うとジッターや衝突判定の失敗が発生する。
- ・描画側の高精度化（floating origin等）だけでは、物理エンジンの内部表現の精度不足を解決できない。
// Approach
精度問題を解決するため、物理演算を地球規模のECEFではなく、局所的なENU座標系に限定して解く「ステージフレーム方式」を採用した。以下のステップで実装されている。
- ・測地原点に基づいたENU基底ベクトルを算出し、変換行列を持つTransformNode（stageRoot）を構築する。
- ・物理オブジェクトや地形コライダーをstageRootの子ノードとし、ローカル座標（±数km）で管理する。
- ・HavokにはENUの「下」方向をECEFベクトルとして重力として与える。
- ・地形衝突判定には、レイキャストではなく標高値を直接参照するサンプラを実装し、計算負荷を軽減する。
// Result
物理演算の精度を維持しつつ、地球規模の地形上での正確な挙動を実現した。具体的な成果は以下の通りである。
- ・float32の範囲内で物理を解くことで、砲弾の滑らかな移動と正確な地形衝突を両立した。
- ・地形のストリーミングに対応するため、動的なタイルではなく固定グリッドのコライダーを用いる設計を確立した。
- ・座標変換を介して光源や影の描画もECEF空間へ正しく写像することに成功した。
Senior Engineer Insight
> 座標系のミスマッチを「物理と描画の分離」という抽象レイヤーで解決した設計は極めて実戦的である。大規模な地理空間データを扱う際、物理エンジンをそのまま適用するのは不可能に近い。本手法のように、局所的な「ステージ」を定義し、その境界で座標変換を行う設計は、スケーラビリティと開発体験の両面で優れている。ただし、鏡映行列による面反転のリスクや、Havokの速度制限といったライブラリ固有の挙動への深い理解が不可欠である。