Физический движок

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Физический движок (англ. physics engine) — компьютерная программа, которая производит компьютерное моделирование физических законов реального мира в виртуальном мире, с той или иной степенью аппроксимации. Чаще всего физические движки для физического моделирования используются не как отдельные самостоятельные программные продукты, а как составные компоненты (подпрограммы) других программ.

Все физические движки условно делятся на два типа: игровые и научные.

  • Первый тип используется в компьютерных играх как компонент игрового движка. В этом случае он должен работать в режиме реального времени, то есть воспроизводить физические процессы в игре с той же самой скоростью, в которой они происходят в реальном мире. Вместе с тем от игрового физического движка не требуется точности вычислений. Главное требование — визуальная реалистичность, и для его достижения не обязательно проводить точную симуляцию. Поэтому в играх используются очень сильные аппроксимации, приближённые модели и другие приёмы.
  • Научные физические движки используются в научно-исследовательских расчётах и симуляциях, где крайне важна именно физическая точность вычислений. Вместе с тем скорость вычислений не играет существенной роли.

Современные физические движки симулируют не все физические законы реального мира, а лишь некоторые, причём с течением времени и прогресса в области информационных технологий и вычислительной техники список «поддерживаемых» законов увеличивается. На начало 2010 года физические движки могут симулировать следующие физические явления и состояния:

В августе 2009 года англоязычный журнал Game Developer[англ.], посвящённый разработке компьютерных игр, опубликовал статью о современных игровых движках и их использовании. Согласно данным журнала, наиболее популярным среди разработчиков является движок nVidia PhysX, который занимает 26,8% рынка. На втором месте находится Havok, который занимает 22,7% рынка. Третье место принадлежит движку Bullet Physics Library (10,3%), а четвёртое — Open Dynamics Engine (4,1%).[1]

Использование

Описание

Физический движок позволяет создать некое виртуальное пространство, которое можно наполнить телами (виртуальными статическими и динамическими объектами), и указать для него некие общие законы взаимодействия тел и среды, в той или иной мере приближённые к физическим, задавая при этом характер и степень взаимодействий (импульсы, силы и т. д). Собственно расчёт взаимодействия тел движок и берёт на себя. Когда простого набора объектов, взаимодействующих по определённым законам в виртуальном пространстве, недостаточно в силу неполного приближения физической модели к реальной, возможно добавлять (к телам) связи. Рассчитывая взаимодействие тел между собой и со средой, физический движок приближает физическую модель получаемой системы к реальной, передавая уточнённые геометрические данные средству отображения (рендереру).

Тело

Тело (англ. body) — объект игровой физики, который определяется:

  • его формой (есть простые формы: шар, куб, цилиндр; есть сложные формы, набор которых в разных движках может различаться);
  • неким набором параметров (масса, упругость, коэффициент трения, инертность по осям).

Связь

Связь (соединение; англ. joint) — ограничения объектов игровой физики, каждое из которых может накладываться на одно или два тела.

Взаимодействие

Как правило, физический движок и решает проблему взаимодействия тел. Тем не менее, может появиться необходимость использования собственного алгоритма взаимодействия, и, как правило, движки предоставляют такую возможность.

Известные физические движки

Игровые проприетарные

  • Havok — некогда самый популярный и распространённый физический движок, используемый в более чем в 100 играх. На данный момент немного уступил своему конкуренту[1];
  • Digital Molecular Matter

Игровые свободные

  • PhysX — основной конкурент Havok, единственный в мире физический движок, имеющий аппаратную поддержку (см. Физический процессор). Покупка Ageia компанией nVidia привела к переименованию движка в nVidia PhysX. В 2015 году NVIDIA опубликовала исходный код PhysX для пользователей Unreal Engine. На данный момент PhysX занимает первое место по популярности среди физических движков[1];
  • Bullet Physics Library — второй по популярности среди свободных физических движков.[1];
  • Open Dynamics Engine — третий по популярности среди свободных физических движков[1];
  • Tokamak — физический движок с открытым исходным кодом.
  • Newton Game Dynamics — изначально проприетарный, а с февраля 2011 года — свободный физический движок.
  • Box2D — мультиплатформенный движок для симуляции физики твёрдых тел.

Ныне несуществующие

  • NovodeX — физический движок, приобретённый компанией Ageia и преобразованный в PhysX.
  • Meqon — физический движок, приобретённый компанией Ageia и интегрированный в состав её движка PhysX.
  • Ipion Virtual Physics — физический движок, приобретённый компанией Havok и интегрированный в состав её движка Havok Physics;
  • Karma — коммерческий движок от ныне закрытой компании MathEngine, интегрирован в Unreal Engine 2.0/2.5.

Другие

См. также

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Bullet ranked third physics library at 10% in Game Developers Magazine survey (англ.). официальный сайт движка Bullet Physics Library (3 сентября 2009). Дата обращения: 24 сентября 2009. Архивировано 16 февраля 2012 года.

Ссылки