Simulasi fisika merupakan aspek penting dalam pengembangan gim dan aplikasi extended reality (XR), khususnya untuk fungsi-fungsi seperti tumbukan antar objek, pergerakan, dan pemeriksaan ray-cast. Secara tradisional, simulasi ini dijalankan menggunakan Central Processing Unit (CPU). Namun, seiring meningkatnya kompleksitas interaksi pengguna, simulasi berbasis CPU mulai mengalami kendala skalabilitas, sehingga menyebabkan perlambatan pada eksekusi logika aplikasi secara keseluruhan. Untuk mengatasi kendala tersebut, penelitian ini memanfaatkan kemampuan pemrosesan paralel pada Graphics Processing Unit (GPU) melalui penggunaan compute shader dan compute buffer yang dinamis guna mengoptimalkan performa simulasi fisika dua dimensi. Penelitian dilakukan dengan mengembangkan sebuah kerangka kerja simulasi di mesin gim Unity, yang kemudian diuji kinerjanya dibandingkan dengan metode berbasis CPU melalui benchmarking. Pengujian dilakukan terhadap berbagai konfigurasi perangkat keras dengan jenis collider berbeda (lingkaran, kotak, poligon) serta jumlah objek yang beragam (100–3000 objek). Hasilnya menunjukkan bahwa simulasi berbasis GPU memiliki performa yang secara signifikan lebih unggul dibandingkan simulasi berbasis CPU, terutama pada skenario dengan jumlah objek yang tinggi. Temuan ini memberikan panduan praktis bagi pengembang aplikasi yang mengimplementasikan simulasi fisika untuk konfigurasi perangkat keras yang beragam. Abstract Physics simulation is a crucial element in game development and extended reality (XR) applications, supporting essential functionalities such as object collision detection, movement, and ray-casting inspection. Traditionally, these simulations have been handled by the Central Processing Unit (CPU). However, as user interactions become increasingly complex, CPU-based simulations encounter scalability issues, leading to slower execution of game logic and reduced overall performance. To overcome these limitations, this study leverages the parallel processing capabilities of Graphics Processing Units (GPUs) through compute shaders and dynamic compute buffers to optimize 2D physics simulations. We developed a GPU-accelerated simulation framework using the Unity game engine and benchmarked its performance against traditional CPU-based approaches. Performance evaluations were conducted across multiple hardware configurations, collider types (circle, box, polygon), and varying object counts (ranging from 100 to 3000 objects). The results demonstrate that GPU-based simulations significantly outperform CPU ones, particularly in scenarios involving large numbers of objects. These findings highlight the effectiveness of GPU acceleration for enhancing the scalability and efficiency of game physics systems, providing valuable insights for developers aiming to optimize performance across diverse hardware platforms.
English
Simulasi fisika merupakan aspek penting dalam pengembangan gim dan aplikasi extended reality (XR), khususnya untuk fungsi-fungsi seperti tumbukan antar objek, pergerakan, dan pemeriksaan ray-cast. Secara tradisional, simulasi ini dijalankan menggunakan Central Processing Unit (CPU). Namun, seiring meningkatnya kompleksitas interaksi pengguna, simulasi berbasis CPU mulai mengalami kendala skalabilitas, sehingga menyebabkan perlambatan pada eksekusi logika aplikasi secara keseluruhan. Untuk mengatasi kendala tersebut, penelitian ini memanfaatkan kemampuan pemrosesan paralel pada Graphics Processing Unit (GPU) melalui penggunaan compute shader dan compute buffer yang dinamis guna mengoptimalkan performa simulasi fisika dua dimensi. Penelitian dilakukan dengan mengembangkan sebuah kerangka kerja simulasi di mesin gim Unity, yang kemudian diuji kinerjanya dibandingkan dengan metode berbasis CPU melalui benchmarking. Pengujian dilakukan terhadap berbagai konfigurasi perangkat keras dengan jenis collider berbeda (lingkaran, kotak, poligon) serta jumlah objek yang beragam (100–3000 objek). Hasilnya menunjukkan bahwa simulasi berbasis GPU memiliki performa yang secara signifikan lebih unggul dibandingkan simulasi berbasis CPU, terutama pada skenario dengan jumlah objek yang tinggi. Temuan ini memberikan panduan praktis bagi pengembang aplikasi yang mengimplementasikan simulasi fisika untuk konfigurasi perangkat keras yang beragam. Abstract Physics simulation is a crucial element in game development and extended reality (XR) applications, supporting essential functionalities such as object collision detection, movement, and ray-casting inspection. Traditionally, these simulations have been handled by the Central Processing Unit (CPU). However, as user interactions become increasingly complex, CPU-based simulations encounter scalability issues, leading to slower execution of game logic and reduced overall performance. To overcome these limitations, this study leverages the parallel processing capabilities of Graphics Processing Units (GPUs) through compute shaders and dynamic compute buffers to optimize 2D physics simulations. We developed a GPU-accelerated simulation framework using the Unity game engine and benchmarked its performance against traditional CPU-based approaches. Performance evaluations were conducted across multiple hardware configurations, collider types (circle, box, polygon), and varying object counts (ranging from 100 to 3000 objects). The results demonstrate that GPU-based simulations significantly outperform CPU ones, particularly in scenarios involving large numbers of objects. These findings highlight the effectiveness of GPU acceleration for enhancing the scalability and efficiency of game physics systems, providing valuable insights for developers aiming to optimize performance across diverse hardware platforms.
Affiliations come from OpenAlex; journal OAI-PMH metadata carries none. Authors without an OpenAlex ID are matched by name, which can merge or split people.