Wątek: Gry a fizyka Świata

[rutkov]

Jako całkiem spory noob w kwestiach technicznych (ech te humanistyczne wykształecenie ;P) czytając co rusz o fizyce w naszej ukochanej grze popadam coraz bardziej w lekki mętlik. Fachowcy z forum twierdzą że zaimplementowanie fizyki w grach nie jest ani zbyt trudne (wide gumka Szmajsa) ani zbyt obciążające kompa (Balkan Fire). A jednak trudno jej szukać w wielu grach które aż proszą się o jej wyraźnie zaznaczona obecność. Nie mam najmniejszego pojęcia jak taki fizycznie realny wirtualny Świat ( ) się robi. Wybrażam sobie że jest możliwe stworzenie uniwersalnego (w sensie do wszystkich gier) jakby enginu (na wzór enginó gier) który by każdy producent gier wykorzystywał w grach które tego wymagają. Proste, prawda? Czy jest to możliwe? Musiałaby by oczywiście być zrobiona jak najbardziej realnie się da, tak aby prawa Newtona, Archimedesa i innych działały jak należy. Czy doczekamy się czegoś podobnego w przyszłości? Na pewno, a może już istnieje coś takiego.Jeśli by można kolegów prosić o jakieś lekkostarwne informacje na temat aspektów "prawdziwej fizyki" w grach byłbym ( myślę że nie tylko ja) wdzięczny.

[F. von Izabelin]

hmm, robiłem kiedys w Delphi (Pascalu), grę gdzie sięstrzelało Flakiem 88mm:))
Grafa prosta, oglądalo sie z boku jak leca bombowce na fabrykę (a divebomber na ciebie), podnosiło opusczalo sie lufę, i wciaslo FEUR!:)

Zaimplementowałem wiatr, grawitację, opory, generalnie balistykę. Najtrudniejsze bylo zrobienie grafy, same wzory to było kilka linijek kodu, z tego z 2-3 wzory z reala:)

[Schmeisser]

Powiem tak (TM) :  jak byłem mały to sądziłem że każdy kto pracuje, generalnie każdy dorosły to ekspert w swojej dziedzinie  i jak coś robi to robi uber profesjonalnie. Na studiach wychodziłem z naiwnego założenia że jak będe siciągał to będe niewiarygodnym inżynierem i komuś się może stać przez to krzywda, po czym nastąpiło brutalne otrzezwienie, bo wszyscy którzy sciągali zdali a ja wylądowałem na komisie lol

W tego typu dyskusjach wychodzimy z zupełnie błędnego założenia że ludzie którzy piszą gry mają jakieś pojęcie o tym co robią. Otóż nie. Najczęściej nawet nie panują nad własnym kodem , co objawia się sztukowaniem na siłe, dodawaniem triggerów czyli warunków , etc.
Cała sytuacja przypomina sprzedaż uzywanego auta - poxipol , szpachlówka, kawa zbożowa w silniku i trociny w skrzyni biegów - byle tylko dostać kasę do ręki a potem mogą dochodzić swoich praw
Jak powstał T-72 ? Poznałem dobrze historię gdyż zaczałem korespondowac z niejakim Moonem z niemiec, i ciągnąc go za język. Wyszło na to że się nazywa Marcin Balkon i urodził się w Stetinie  a wyjechał z polski mając lat 4 , w 81 roku. Mieli chłopaki pomysł - sim czołgu. Zatrudnili 4   najtanszych programistów, sami zrobili grafikę i określili programistą co ma być w grze a ci to zrealizowali. Zbiegiem okoliczności określili dobrze swoje cele a programisci zrealizowali jeszcze lepiej. Dlaczego ? Bo byli najtansi, nieznani w branży i chcieli zaistniec.

Implementacja fizyki jest prosta. Może nie banalnie prosta bo jeśli mamy sporo obiektów to trzeba jednak usiąść i pogłówkować nad optymalną implementacją, ale jest to napewno prostsze niż napisanie algorytmu filtrowania tekstury naprzykład. Inaczej - fizyka nie wymaga od programisty rewolucyjnych rozwiązań - wszystko jest już w książkach bardzo dokładnie opisane. Wymaga jedynie dobrej implementacji, a skoro ja - amator, samouk i szman wiedzący co zrobić zeby działało ale nie wiedzący dlaczego potrafię po miesiącu prób stworzyć implementację zderzeń sprężystych liczoną w czasie rzeczywistym dla 20 obiektów, oraz zastosować implementację twierdzenia Steinera, to ktoś kto 5 lat studiował te zagadnienia robi to jedną reką w dwa popołudnia.

Po prostu zapotrzebowanie na realizm jest niszowe.

[Dziobas]

Po prostu zapotrzebowanie na realizm jest niszowe.

Jednak zawsze wolałem gry bardziej realne niż np.: Quake . Dużą satysfakcję dawała mi gra Operation Flashpoint CWC, gdzie brak uber wody nadrabiała sytuacja one shot = one kill.
Podobnie z symulatorami wyścigów, walnąłeś w coś to masz pogięty samochód a nie wielkie iskry i jedziesz dalej. W tej kwestii polecałbym FlatOut, dla mnie rewelacja, moim skromnym zdaniem samochody tam zachowywały się idealnie, oczywiście można do czegoś sie zawsze przyczepić, ale na pewno nie ma porównania np.: do NFS.

Jednak wolę takie realne gry.

Pozdrawiam.

[syd]

Implementacja fizyki jest prosta. Może nie banalnie prosta bo jeśli mamy sporo obiektów to trzeba jednak usiąść i pogłówkować nad optymalną implementacją, ale jest to napewno prostsze niż napisanie algorytmu filtrowania tekstury naprzykład. Inaczej - fizyka nie wymaga od programisty rewolucyjnych rozwiązań - wszystko jest już w książkach bardzo dokładnie opisane. Wymaga jedynie dobrej implementacji, a skoro ja - amator, samouk i szman wiedzący co zrobić zeby działało ale nie wiedzący dlaczego potrafię po miesiącu prób stworzyć implementację zderzeń sprężystych liczoną w czasie rzeczywistym dla 20 obiektów, oraz zastosować implementację twierdzenia Steinera, to ktoś kto 5 lat studiował te zagadnienia robi to jedną reką w dwa popołudnia.

Po prostu zapotrzebowanie na realizm jest niszowe.

Niestety zupełnie się z tobą nie zgodzam. Z paru względów:
1) Implementacja fizyki wcale nie jest prosta. W prostych symulacjach nie ma problemu (np. Half-Life2 - spadacjące beczki , Ił-tory pocisków). Przytoczone przez Ciebie zderzenia to również trochę prostsze zgadnienie niż chociażby aerodynamika samolotu, na którą wpływ oprócz samego samolotu bedzie miał szereg czynników zewnętrznych (w dużej  mierze losowych). Nie wiem czy dowmowy komp byłby w stanie policzyć to dla jednej maszyny nawet jeśli wzięlibyśmy pod uwagę tylko podstawowe zasady dynamiki Newtona (nie mówiąc o np. 30-40 samolotach).
2) Gdyby to było takie proste to już dawno powstałby pożądny silnik pozwalający zaimplementować fizykę, a nie tylko jeden Havoc (Half-Life2, Painkiller). Próby stworzenia takiego silnika pewnie skończyłyby się napisanie drugiej Mathematici do obliczania całek.
3) Kto miałby napisać to w dwa popołudnia: fizyk czy inforamtyk??? Jeden nie umie programować, a drugi nie wie co to wzór na przyspieszenie. A po drodze pewnie pojawiłby się matematyk....
4) To co napisał Dziobas dowodzi, że wcale nie ma takiego małego zapotrzebowania na fizykę i realizm. Ja osobiście wolałbym żeby gra była niedopracowana graficznie ale miała niezłą fizykę niż na odwrót. Od czasu Hal-Life2, który po dziś dzień śni mi się po nocach uważam dziedzinę fiziki za tą, która w tej chwili powinna być właśnie najbardiej rozwijana.

[JG300_Hauptmann Kuba]

"Nie wiem czy dowmowy komp byłby w stanie policzyć to dla jednej maszyny nawet jeśli wzięlibyśmy pod uwagę tylko podstawowe zasady dynamiki Newtona (nie mówiąc o np. 30-40 samolotach)."

Jeżeli radzi sobie z dość dużymi układami równań nieliniowych (chodzi mi o symulatory układów elektronicznych jak cała rodzina programów na podstawie Spice'a) itd to da sobie rade z o ile mi wiadomo liniowymi układami równań dla zasad dynamiki Newtona.Z aerodynamiką miałem małą styczność i nie znam dokładnie praw ją opisujących,ale pamiętajmy,że komputerowe metody numeryczne do oblicznia układów równań liniowych/nieliniowych są dość uniwersalne,wystarczy je tylko odpowiednio zaimplementować.Według mnie to problem wcale nie leży w ilości obliczęń jakie komputer musiał by przerobić,ale w umejętnościach i chęciach programistów a także zapotrzebowaniu na takie gry.

[Dziobas]

A Half-Life 2 dla mnie było bajeczne (i jest), tam wiedzialem, że jak rzuce granat o ten kant to na pewno poleci w dobrą stronę, a nie zatrzyma się na ścianie robiąc mi szeroki usmiech  .

Tam wiedziałem, że jak postawie gdzieś samochód to już mogę go nie znaleźć bo pojedzie sobie zgodnie z nachyleniem gruntu. Trzeba było na prawdę myśleć. 

Nic, no to narobiłem sobie smaku, czas wstawić raz jeszcze HL2 

[syd]

Jeżeli radzi sobie z dość dużymi układami równań nieliniowych (chodzi mi o symulatory układów elektronicznych jak cała rodzina programów na podstawie Spice'a) itd to da sobie rade z o ile mi wiadomo liniowymi układami równań dla zasad dynamiki Newtona.

Ja za bardzo nie siedzę w elektronice, a studencką wersję PSpice'a widziałem u kumpla na kompie, ale wydaje mi się (podkreślam wydaje mi się ), że to chyba trochę inny system. Chodzi o to, że w elektronice duża liczba wartości wejściowych, z których potem są dokonywane oblicznenia nie zmienia się (chociaż mogę się mylić). A w czasie powiedzmy takiej beczki wszytkie parametry lotu się zmieniają od prędkości, przez kąt natarcia i przyspiesznie, ąż po samą masę samolotu wynikającą z utraty paliwa (do tego pewnie jeszcze kupa innych rzeczy). I według mnie właśnie potrzeba monitrowania tych wszytskich parametrów, a następnie przliczania ich na kolejne wartości (przy stosunkowo dużej prędkości) stanowi problem. Ale to takie moje szukanie dziury w całym 

[Leon]

Panowie - fizyka w grach to raczej małe obciążenie dla kompa. Najczęściej najwięcej pożera grafika. Ktokolwiek wykorzystywał metodę elementów skończonych ten wie co to znaczą obliczenia np. dla siatki o 15 000 węzłów w czasie np. 100 dni. I co ciekawe, w zależności od przyjętych założeń taki przykład można liczyć od kilkudziesięciu sekund do kilku godzin. . A w węzłach rozwiązywane są równia różniczkowe drugiego rzędu opisujące np. ruch wody, zanieczyszczeń zdyspergowanych oraz ciepła w nienasyconym ośrodku gruntowym opisanym dziesiątkami parametrów (nie zapominajmy o zmianie parametrów cieczy - np lepkości w skutek zmiany tempoeratury oraz potencjału ciśnienia glebowego) z wykorzystaniem warunków brzegowych - często zmiennych w czasie.. Co w porównaiu z ruchem ciała w powietrzu jest raczej prostym zagadnieniem. Gry i fizyka w grach, nawet najprostsza, newtonowska to w porówaniu z profesjonalnym lub naukowym wykorzystaniem kompa i softu wartego kilka-kilkadziesiąt tysięcy PLN to zabawa.
Używam tego softu: http://www.wasy.de/english/produkte/feflow/index.html w wersji 2d dla wody i zanieczyszczeń. I wiecie ile zajmuje instalacja? 88MB z pełnym helpem, przykładami itp... Czyli niewiele więcej niż Quake z roku 1997. Przy dużej ilości zadanych punktów obserwacyjnych więcej zajmują pliki wynikowe .

[JG300_Hauptmann Kuba]

Jeżeli radzi sobie z dość dużymi układami równań nieliniowych (chodzi mi o symulatory układów elektronicznych jak cała rodzina programów na podstawie Spice'a) itd to da sobie rade z o ile mi wiadomo liniowymi układami równań dla zasad dynamiki Newtona.

Ja za bardzo nie siedzę w elektronice, a studencką wersję PSpice'a widziałem u kumpla na kompie, ale wydaje mi się (podkreślam wydaje mi się ), że to chyba trochę inny system. Chodzi o to, że w elektronice duża liczba wartości wejściowych, z których potem są dokonywane oblicznenia nie zmienia się (chociaż mogę się mylić). A w czasie powiedzmy takiej beczki wszytkie parametry lotu się zmieniają od prędkości, przez kąt natarcia i przyspiesznie, ąż po samą masę samolotu wynikającą z utraty paliwa (do tego pewnie jeszcze kupa innych rzeczy). I według mnie właśnie potrzeba monitrowania tych wszytskich parametrów, a następnie przliczania ich na kolejne wartości (przy stosunkowo dużej prędkości) stanowi problem. Ale to takie moje szukanie dziury w całym 

Niekoniecznie.
Tutaj na wyniki wpływ ma też wiele innych czynników poza samą topologia układu i wartościami/parametrami elementów:
tepmeratura,stałość napięcia zasilania (jest to zależne od kilku czyników),zmienność napięcia wejsciowego (często wykorzystuje sie tu napięcie o przebiegu prostokątnym o okresach np 20 us),impedancja wejściowa i wyjściowa,wrażliwość danego elementu / parametru na dany czynnik,zmiany punktu pracy tranzystorów (wskótek zmian zasilania i parametrów dzialnika ustalającego punkt pracy) itd itp.Oczywiście mówię o analizach czasowych (przejściowych).
Innymi słowy to nie jest przecież tak że liczymy sobie cośtam dla 1 momentu czasowego,ze stałymi parametrami,co wymaga rozwiązania tylko raz dość skomplikowanego układu równań nielinowych,ale rozwiązujemy to x razy przyjmując przykładowo zakres 100us z krokiem 1ns (co daje troche liczenia 

W konsekwencji uważam,że obliczenia nie są problemem.Problemem jest zapotrzebowanie na realizm w grach,a na tle wszystkich graczy jest ono dość znikome.

...Co w porównaiu z ruchem ciała w powietrzu jest raczej prostym zagadnieniem. Gry i fizyka w grach, nawet najprostsza, newtonowska to w porówaniu z profesjonalnym lub naukowym wykorzystaniem kompa i softu wartego kilka-kilkadziesiąt tysięcy PLN to zabawa.

Dokładnie.
IL2FB+AEP+PF+patche = 5CD
Orcad Pspice Student version nadający się do dość skomplikowanych układów = około 100MB
Orcad Pspice Full version warte kilkadziesiąt tysięcy złotych = niecałe 1CD.

Pozdrawiam.

[syd]

No to pasuje.  :005:Skończyły mi się argumenty. Idę se porzucać piłką o ścianę:
Piłka do tenisa - 2zł
ściana - 250zł za 4 ściany w akademiku (za miesiąc)
wrażenie realności fizyki lotu piłki - bezcenne

[Dziobas]

Za resztę zapłacisz kartą Master Card.... nie dla .... 

[some1]

Wracając do dyskusji:

Doszliśmy do tego, że fizyka w grach jest po pierwsze pewnym wyzwaniem dla programistów, po drugie dodatkowym obciążeniem dla sprzętu, i po trzecie znajduje się daleko w tyle za innymi atrybutami wymaganymi od gier, takimi jak grafika, czy miodność (inaczej: grywalność  )

Z tego powodu dopiero od niedawna twórcy gier komputerowych zaczęli poświęcać temu zagadnieniu większą uwagę.

O tym, że nie jest to takie proste może świadczyć fakt, że mimo ograniczeń Havok jest chętnie używany i nawet duże zespoły wolą za niego zapłacić niż stworzyć coś swojego. Nawet jeśli uda się napisać coś takiego, to problemem w naszych kochanych symulatorach może być takie skompletowanie danych wejściowych, by to wszystko ładnie (realistycznie) działało. Co innego rozpadająca się w drzazgi pod ciosami łomem skrzynia, a co innego konkretny model FW-190. Przeczytałem odnośnie Lock-on (nie mogę tego teraz znaleźć, i jeśli pojawiło się to już na forum, to przepraszam), że jego autorzy na początku tworzyli coś podobnego do AFM już w początkowej wersji gry, ale pomijając duże trudności i narzut pracy, okazało się, że efekt był nie lepszy niż standardowy, uproszczony model lotu.

Co do strony sprzętowej: oczywiste jest, że generowanie grafiki 3D pożera o wiele więcej zasobów niż obliczenia fizyki newtonowskiej - i w związku z tym jest silnie wspierane sprzętowo przez akceleratory graficzne. Fizyka spada(łaby) na procesor, który, nawet dwurdzeniowy, może w grze obsłużyć w czasie rzeczywistym co najwyżej kilkaset obiektów reagujących ze sobą w trochę bardziej złożony sposób niż kredki Schmeissera . Tutaj rozwiązaniem mógłby być akcelerator fizyczny taki jak na przykład Ageia PhysX, jednak póki co trudno powiedzieć, czy w takiej formie się przyjmie (będzie to dodatkowa karta rozszerzeń, wymaga oczywiście obsługi ze strony programu, no i cena co najmniej 250$). Osobiście sądzę, że jesteśmy dopiero we wczesnym etapie rozwoju w tej dziedzinie, grafika 3D i akceleratory też kiedyś były nowinką przeznaczoną dla profesjonalistów.

[Dziobas]

Pobrałem kilka pokazówek "Ageia PhysX", szczególnie podobała mi się scena z robiciem samolotu o sterte cegieł.

Kiedy uświadczymy coś takiego w grach? Oto jest pytanie.

[iq85]

Kto miałby napisać to w dwa popołudnia: fizyk czy inforamtyk??? Jeden nie umie programować, a drugi nie wie co to wzór na przyspieszenie.

 Może poradziłby sobie ktoś po kierunku Fizyka Techniczna - Informatyka Stosowana 
 Jak skończę to napiszę jakiś super engine fizyki do symulatorów 

 Według mnie samo zaprogramownie nie jest aż takim problemem. Uniwersalny engine fizyczny do wszystkich gier to już co innego. Taki programista musi zwyczajnie wygrzebać książki z fizyki i przypomnieć sobie niektóre prawa i wzorki