Fyzika hry - Game physics

Fyzika počítačové animace nebo fyzika her zahrnuje zavedení fyzikálních zákonů do simulačního nebo herního enginu , zejména ve 3D počítačové grafice , za účelem dosažení realističtějšího efektu pro pozorovatele. Fyzika simulace je obvykle jen blízkým přiblížením skutečné fyzice a výpočet se provádí pomocí diskrétních hodnot. Kromě toho se hry mohou záměrně odchylovat od skutečné fyziky pro účely hraní; běžným příkladem je umožnění hráči zdvojnásobit skok, když není z čeho skočit, nebo změna hodnot určitých fyzických parametrů, například přítomné gravitace.

Existuje několik prvků, které tvoří součásti simulační fyziky, včetně fyzikálního jádra , programového kódu, který se používá k simulaci newtonovské fyziky v prostředí, a detekce kolizí , která se používá k vyřešení problému s určením, kdy se dva nebo více fyzických objektů v prostředí kříží vzájemná cesta.

Fyzikální simulace

Existují dva základní typy fyzikálních simulací : simulátory tuhého těla a měkkého těla . V tuhém těle simulace jsou objekty seskupeny do kategorií podle toho, jak by měly interagovat, a jsou méně náročné na výkon. Fyzika měkkého těla zahrnuje simulaci jednotlivých částí každého objektu tak, aby se choval realističtěji.

Částicové systémy

Běžným aspektem počítačových her, které modelují nějaký typ konfliktu, je exploze. Rané počítačové hry využívaly jednoduchou pomůcku opakování stejné exploze za každých okolností. V reálném světě se však výbuch může lišit v závislosti na terénu, nadmořské výšce výbuchu a typu zasažených pevných těles. V závislosti na dostupném zpracovatelském výkonu lze účinky výbuchu modelovat jako rozdělené a rozbité součásti poháněné expandujícím plynem. Toto je modelováno pomocí simulace částicového systému . Model systému částic umožňuje simulovat řadu dalších fyzikálních jevů, včetně kouře , pohybující se vody , srážek atd. Jednotlivé částice v systému jsou modelovány pomocí ostatních prvků pravidel simulace fyziky s tím omezením, že počet částic, které lze simulovat, je omezen výpočetním výkonem hardwaru. Exploze tedy může být nutné modelovat jako malou sadu velkých částic, nikoli jako přesnější obrovské množství jemných částic.

Ragdollova fyzika

Jedná se o procedurální animační a simulační techniku, která zobrazuje pohyb postavy při zabití. Zachází s tělem postavy jako se sérií tuhých kostí spojených dohromady závěsy v kloubech. Simulace modeluje, co se stane s tělem, když se zhroutí na zem. Sofistikovanější fyzikální modely interakcí stvoření a kolizních interakcí vyžadují vyšší úroveň výpočetního výkonu a přesnější simulaci pevných látek, kapalin a hydrodynamiky. Modelované kloubové systémy pak mohou reprodukovat účinky kostry , svalů , šlach a dalších fyziologických složek. Některé hry, například Boneworks a Half-Life 2 , působí na jednotlivé klouby silami, které ragdollům umožňují pohyb a chovají se jako humanoidi s plně procedurálními animacemi. To například umožňuje srazit nepřítele nebo popadnout každý jednotlivý kloub a přesunout jej a fyzikální animace se tomu přizpůsobí, což by nebylo možné s konvenčními prostředky. Tato metoda se nazývá aktivní ragdolly a často se používá v kombinaci s inverzní kinematikou .

Střely

Projektily, jako jsou šípy nebo kulky, se často pohybují velmi vysokou rychlostí. To způsobuje problémy se srážkami - někdy se projektil pohybuje tak rychle, že prostě projde kolem tenkého předmětu, aniž by kdy zjistil, že do něj narazil. Dříve to bylo vyřešeno pomocí castingu paprsků , který nevyžaduje vytvoření fyzické kulky. Pouhé vystřelení paprsku ve směru, na který zbraň míří, však není nijak zvlášť realistické, a proto moderní hry často vytvářejí fyzický projektil, který může být ovlivněn gravitací a jinými silami. Tento projektil využívá formu kontinuální detekce kolizí, aby se ujistil, že k výše uvedenému problému nedojde za cenu sníženého výkonu, protože k provedení takového úkolu je zapotřebí více výpočtů.

Hry jako FIFA 18 vyžadují správnou fyziku projektilu u předmětů, jako je fotbalový míč. Ve FIFA 18 museli vývojáři opravit kód související s koeficientem odporu, který byl v předchozích hrách nesprávný, což vedlo k mnohem realističtější simulaci skutečné koule.

Knihy

  • Eberly, David H. (2003). Herní fyzika . Morgan Kaufmann. ISBN 978-1-55860-740-8.
  • Millington, Ian (2007). Vývoj herního fyzikálního enginu . Morgan Kaufmann. ISBN 978-0-12-369471-3.
  • Bourg, David M. (2001). Fyzika pro vývojáře her . O'Reilly Media. ISBN 978-0-596-00006-6.
  • Szauer, Gabor (2017). Kuchařka z fyziky her . Packt Publishing. ISBN 978-1787123663.
  • Conger, David (2004). Fyzikální modelování pro herní programátory . Technologie kurzu PTR. ISBN 978-1592000937.

Viz také

Reference

externí odkazy