[notka sponsorowana]

Prawa fizyki w realnym świecie mają ogromny wpływ na to, jak poruszają się w nim obiekty i oddziałują wzajemnie. W środowisku gier komputerowych posługujemy się najczęściej jej uproszczoną symulacją, która ma swoje wady. Niekiedy prawa fizyki są naginane w produkcjach typu science-fiction bądź wręcz pomijane. W tym artykule rzucimy więc okiem na to, jak fizyka wpływa na świat, jaki widzimy na ekranie monitora.

Jak powstaje symulacja fizyki w grach komputerowych?

Za fizykę we współczesnych grach komputerowych odpowiada zaimplementowany w niej silnik fizyczny, który dokonuje odpowiednich obliczeń zachowania obiektów. Najbardziej podstawowe oddziaływania determinują dwa parametry – wykrywanie oraz reagowanie na kolizje. Pierwszy z nich opiera się na algorytmie, który wykrywa czy obiekty nakładają się na siebie, drugi jest dużo bardziej skomplikowany. W jego skład wchodzi cały model fizyczny stworzony dla danego obiektu,  który zawiera możliwe zmiany jego parametrów w sytuacji kolizyjnej.

Mówiąc nieco prościej, w grach komputerowych ukryta jest spora ilość fizyki. W przypadku największych produkcji zespół deweloperski dysponuje całymi grupami osób, które pracują nad odzwierciedlaniem realiów fizycznych w danej grze. Tworzą oni zbiory funkcji, które realizują zagadnienia fizyczne. Aby zrozumieć, jak to działa w praktyce, można wyobrazić sobie żołnierza, który trzyma w dłoni sztandar swojej jednostki. Żeby wyglądało to przekonująco, trzeba zaprojektować sposób, w jaki materiał sztandaru będzie poruszał się na wietrze. Kiedy żołnierz przemieści się w miejsce, gdzie siła wiatru jest mniejsza, to nie będzie on łopotać tak silnie, jak wystawiony na dynamiczne podmuchy.

Im bardziej zaawansowana jest symulacja tym większa ilość elementów, jakie musimy uwzględnić przy projektowaniu fizyki. Jednym z najbardziej skomplikowanych modeli fizycznych jest ten związany z jazdą. Konieczne jest zaprojektowanie samochodu i parametrów takich jak jego masa, wielkość, długość, a nawet współczynnik tarcia kół i odniesienie tego do reakcji z podłożem.  Współczesne modele powstają również na podstawie grafiki trójwymiarowej, gdzie dochodzą inne trudności związane m.in. z wysokością auta.

Błędy w fizyce gier komputerowych

Poziom skomplikowania silników fizycznych sprawia, że bardzo często modele te są niedoskonałe. Zawierają one liczne błędy, które objawiają się na rozmaite sposoby. Część z nich można by określić mianem wad ukrytych, a do ich wywołania gracz często musi spowodować celowo dysfunkcję silnika. Do takich błędów należy np. przenikanie się postaci lub obiektów, zapadanie się pod powierzchnię mapy czy chociażby znikanie przedmiotów bez powodu. Choć zdarza się, że problemy te występują również podczas zgodnej z założeniami twórców rozgrywki. Błędy te najczęściej nie wynikają z nierealistycznego modelu fizycznego, a z faktu nieprzewidzenia przez projektantów danej sytuacji. W uproszczeniu – komputer nie jest w stanie wyliczyć wyniku, co powoduje powstanie usterki.

Drugim rodzajem błędów są takie, które można by określić mianem logicznych. Wynikają z niezgodności modelu fizycznego z prawdziwymi prawami fizyki. Co ciekawe, niekiedy są one zamierzone i stanowią element rozgrywki czy świata przedstawionego. Prawdziwe błędy na tym tle pojawiają się najczęściej wtedy, kiedy silnik jest niedoskonały. Błędna interpretacja parametrów obiektu, czy zdolność do przewidywania zbyt małej ilości scenariuszy sprawia, że obiekty w tych nietypowych sytuacjach mogą zachowywać się nienaturalnie. Przykładem może być, znane z serii Battlefield, wprowadzenie w lot podobny do rakietowego pojazdu pancernego. Odbywa się to za pośrednictwem detonacji pod nim ładunków wybuchowych przez członka własnego zespołu. Silnik nie zakłada bowiem obrażeń własnych, a energia wybuchu wielu ładunków powoduje, że pojazd zostaje wyrzucony w powietrze. Jego model fizyczny nie przewiduje właściwości lotu, w końcu w normalnej jeździe może on ewentualnie oderwać się od ziemi po przejechaniu po stromej przeszkodzie.

Nierealistyczny model fizyki w grach

Nierealistyczny model fizyki, jaki pojawia się w grach, postanowiłem pozostawić jako oddzielny fragment. Wspomniałem go jako element, który na potrzeby poprzedniego akapitu nazwałem błędem logicznym. Brak realizmu silnika fizycznego wyznacza niekiedy styl rozgrywki. Przykładowo, zredukowanie wpływu grawitacji umożliwia obiektowi takiemu jak pojazd czy postać gracza oderwać się od ziemi. Z faktami nie ma to nic wspólnego, a jednak usunięcie tego elementu fizyki pozwala na lot. Podobnie jest z innymi obiektami. Czasem np. usuwana jest kolizja obiektu, co powoduje, że jest on przenikalny. Ciała stałe nie mogą w siebie wnikać w taki sposób jak w naszym świecie, a jednak w grze staje się to możliwe. Zjawisko to, choć może być efektem błędu, bywa również celowym zabiegiem, najczęściej ułatwiającym rozgrywkę. Pojawia się ono, chociażby w grach wyścigowych, gdzie ustawienie przenikalności innych aut, umożliwia jazdę bez stłuczek, a zetknięcie się z drugim pojazdem nie powoduje żadnego efektu.

Fizyka bywa także elementem fabularnym. Jej alternatywna wersja, oparta na technologii przekaźników masy występuje w serii Mass Effect. To właśnie tam jednym z kluczowych motywów są odległe podróże za pośrednictwem „skoków” przez te tajemnicze maszyny. Zjawisko „pola efektu masy” umożliwia przyspieszenie obiektu do nieznanych wcześniej prędkości. Podobnie fizyka swobodnie interpretowana jest w świecie Gwiezdnych Wojen i gier z nimi powiązanych. Nie trzeba wspominać, że to właśnie tam dźwięk rozchodzi się w próżni, a statki kosmiczne poruszają się w taki sposób jak w atmosferze. Wisienką na torcie jest miecz świetlny, który generuje promień plazmowy, zdolny do przecinania metali w błyskawicznym tempie. Oznacza to, że teoretycznie miecz ten wydziela gigantyczne ilości energii, które są porównywalne do tych produkowanych przez elektrownie.

Więcej o fizyce w grach i innych dziedzinach…

[notka sponsorowana]

    Spodobał Ci się ten artykuł? Podaj dalej!