Fyzikální engine: Co to je a jak funguje ve hrách?

Fyzikální engine, často označovaný také jako Physics Engine, je softwarová knihovna, která simuluje fyzikální zákony ve hrách a jiných aplikacích. Díky němu objekty v herním světě reagují realisticky na síly, nárazy a další interakce.

Zjednodušené vysvětlení: Jak Fyzikální engine funguje?

Představte si, že hrajete s virtuálními kostkami. Pokud je jen umístíte do prostoru, budou statické. Ale pokud chcete, aby padaly, narážely do sebe a chovaly se „reálně“, potřebujete simulovat fyziku. Fyzikální engine je jako virtuální fyzikální laboratoř. Obdrží informace o objektech (hmotnost, tvar, pozice) a silách, které na ně působí, a pak vypočítá, jak se tyto objekty budou pohybovat a interagovat. Je to jako kdybyste házeli reálné kostky, jen to dělá počítač na základě matematických rovnic. Tyto výpočty se dějí neustále, což vytváří iluzi fyzikálního světa.

Namísto reálných kostek ve hrách vidíme auta, postavy a jiné objekty, a místo reálného světa máme svět hry. Takže když ve hře uvidíte, jak postava spadne ze schodů nebo jak se auto rozbije při nárazu, je to všechno práce fyzikálního enginu.

Proč je to důležité? (Vliv na vizuál a hratelnost)

• Realistické interakce s prostředím: Objekty reagují na nárazy, gravitaci a exploze přirozeným způsobem.
• Vylepšená hratelnost: Fyzikální engine umožňuje vytvářet komplexní herní mechaniky a výzvy založené na fyzikálních principech.
• Zvýšená immerse: Věrnější simulace fyziky přispívá k realističtějšímu a pohlcujícímu hernímu zážitku.
• Destrukce prostředí: Možnost ničit objekty ve hře přidává dynamiku a pocit svobody.

Příklady v praxi: Které hry využívají Fyzikální engine?

Mnoho populárních her využívá fyzikální engine. Například hra Grand Theft Auto V používá fyziku k simulaci chování vozidel a interakcí s prostředím. The Witcher 3: Wild Hunt využívá fyzikální engine pro realistický pohyb oblečení a vlasů postav. Battlefield série jsou známé pro destrukci prostředí, kterou umožňuje simulace fyziky. Portal 2 je příkladem hry postavené přímo na řešení fyzikálních hádanek.

Výhody a nevýhody

Výhody

• Realistické chování objektů.
• Zlepšená hratelnost díky fyzikálním interakcím.
• Pohlcující herní zážitek.
• Možnosti destrukce prostředí.

Nevýhody

• Výpočtově náročné, což může snížit výkon hry.
• Komplexní implementace a nastavení.
• Možnost vzniku neočekávaného nebo nereálného chování (tzv. „bugy“ spojené s fyzikou).

Související technologie

Mezi související technologie patří: kolizní detekce (collision detection), kinematika, dynamika tuhého tělesa (rigid body dynamics) a různé metody numerické integrace. Konkurenční fyzikální engine jsou například Havok, PhysX, Bullet a Chaos (používaný v Unreal Engine).

Technologie v kostce