Физика компьютерной анимации или игровая физика — это законы физики , как они определены в симуляции или видеоигре , и логика программирования, используемая для реализации этих законов. Игровая физика сильно различается по степени сходства с физикой реального мира. Иногда физика игры может быть разработана так, чтобы максимально точно имитировать физику реального мира, чтобы казаться реалистичной игроку или наблюдателю. В других случаях игры могут намеренно отклоняться от реальной физики в целях игрового процесса. Распространенными примерами в платформенных играх являются возможность начать движение по горизонтали или изменить направление в воздухе, а также возможность двойного прыжка, встречающаяся в некоторых играх. Установка значений физических параметров, таких как величина присутствующей гравитации, также является частью определения игровой физики конкретной игры.
Существует несколько элементов, которые формируют компоненты симуляции физики, включая физический движок , программный код, который используется для моделирования ньютоновской физики в окружающей среде, и обнаружение столкновений , используемое для решения проблемы определения того, когда любые два или более физических объекта в окружающей среде пересекают пути друг друга.
Существует два основных типа физических симуляций : симуляторы твердого тела и симуляторы мягкого тела . В симуляции твердого тела объекты группируются в категории на основе того, как они должны взаимодействовать, и требуют меньше производительности. Физика мягкого тела включает в себя симуляцию отдельных частей каждого объекта таким образом, чтобы он вел себя более реалистично. [1]
Распространенным аспектом компьютерных игр, моделирующих какой-либо тип конфликта, является взрыв. Ранние компьютерные игры использовали простой прием повторения одного и того же взрыва в каждом случае. Однако в реальном мире взрыв может различаться в зависимости от рельефа местности, высоты взрыва и типа твердых тел, подвергающихся воздействию. В зависимости от доступной вычислительной мощности эффекты взрыва можно смоделировать как разделенные и разрушенные компоненты, приводимые в движение расширяющимся газом. Это моделируется с помощью моделирования системы частиц. Модель системы частиц позволяет моделировать множество других физических явлений, включая дым , движущуюся воду , осадки и т. д. Отдельные частицы в системе моделируются с использованием других элементов правил моделирования физики, с ограничением, что количество частиц, которые могут быть смоделированы, ограничено вычислительной мощностью оборудования. Таким образом, взрывы, возможно, придется моделировать как небольшой набор крупных частиц, а не как более точное огромное количество мелких частиц. [2]
Это процедурная анимация и техника моделирования для отображения движения персонажа после его смерти. Она рассматривает тело персонажа как ряд жестких костей, соединенных вместе шарнирами в суставах. Симуляция моделирует то, что происходит с телом, когда оно падает на землю. Более сложные физические модели движения существ и взаимодействия при столкновениях требуют большего уровня вычислительной мощности и более точного моделирования твердых тел, жидкостей и гидродинамики. Смоделированные шарнирные системы затем могут воспроизводить эффекты скелета , мышц , сухожилий и других физиологических компонентов. [3] Некоторые игры, такие как Boneworks и Half-Life 2 , применяют силы к отдельным суставам, что позволяет тряпичным куклам двигаться и вести себя как гуманоиды с полностью процедурной анимацией. Это позволяет, например, сбить врага с ног или схватить каждый отдельный сустав и переместить его, и анимация, основанная на физике, будет адаптироваться соответствующим образом, что было бы невозможно с помощью обычных средств. Этот метод называется активными тряпичными куклами и часто используется в сочетании с обратной кинематикой .
Снаряды, такие как стрелы или пули, часто движутся с очень высокой скоростью. Это создает проблемы со столкновениями — иногда снаряд движется так быстро, что просто пролетает мимо тонкого объекта, даже не обнаруживая, что столкнулся с ним. Раньше это решалось с помощью ray-casting , который не требовал создания физического снаряда. Однако простая стрельба лучом в направлении, куда нацелено оружие, не особенно реалистична, поэтому современные игры часто создают физический снаряд, на который может влиять гравитация и другие силы. Этот снаряд использует форму непрерывного обнаружения столкновений , чтобы убедиться, что вышеуказанная проблема не возникнет (за счет более низкой производительности), поскольку для выполнения такой задачи требуются более сложные вычисления.
Такие игры, как FIFA 14, требуют точной физики снарядов для таких объектов, как футбольный мяч. В FIFA 14 разработчикам пришлось исправить код, связанный с коэффициентом сопротивления , который был неточным в предыдущих играх, что привело к гораздо более реалистичной симуляции настоящего мяча. [4]
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)