Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy
autor: Z. Obermaier , publikováno 6.8.2008
Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy

Dnes uvádí NVIDIA na trh prvotní balíček pro akceleraci fyziky PhysX na grafických kartách GeForce. Stane se tato událost dalším milníkem v historii herní fyziky? Prosadí se model výpočtu a akcelerace fyziky přes GPU v globální rovině? My se vám pokusíme tuto záležitost důkladně představit, a rozhodnutí necháme na vás.


Už od prvních počítačových her, se setkáváme s formou simulace fyzikálních vlastností objektů. Zpočátku se samozřejmě jednalo o velmi jednoduchou implementaci několika málo základních komponent. Už jedna z prvních počítačových her historie "Pong" počítala s kolizí objektů a správným výpočtem vektoru odraženého míčku (ehm - čtverce).

Toto jsou základní "newtonovské" elementy "herní fyziky". Po dlouhou dobu si hry vystačili s jen několika základními kameny fyziky, kolizí objektů, modelu chování vozidel a podobně. Mnoho let byl spíše kladen důraz na rychlost provedení výpočtu fyzikálních situací, než jejich vizuální kvalita. S rostoucími nároky hráčů her, na jejich vizuální stránku, musela ale přijít v tomto směru výraznější evoluce k dokonalosti. První pokusy s "vizuálně zajímavou" 3D herní fyzikou se datují dva až tři roky zpět. Než se ale podíváme na moderní historii fyziky ve hrách, zavítejme krátce do dávné minulosti v širších souvislostech.

Historie fyziky ve hrách

Už v roce 1962 se objevil první náznak skutečného fyzikálního modelu, ve hře "Spacewar". Princip hry spočíval v soupeření dvou hráčů, kteří ovládali každý svou kosmickou loď, která se otáčela podél své osy a dokázala střílet.

Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy

- Hra Spacewar 1962 -

Fyzikální vzorec musel obsáhnout gravitaci a trajektorii vystřelené rakety a staral se také o kolize obou plavidel a hvězd v prostoru. O deset let později spatřil světlo světa, již jednou zmíněný "Pong". Legenda, která je mnohými považována za první počítačovou hru vůbec.

Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy

- Hra Pong 1972 -

Zde je fyzikální základ naprosto zřejmý, a představuje reálné chování odráženého "míčku" od obou plošek. Tato hra se dá hrát i v jednom hráči, kde se na protější straně objevil zničitelný obdélník - a váš úkol bylo ho zcela rozbořit. Do reálné fyziky mají tyto hry ještě dlouhou cestu, a výpočet fyziky v nich neprobíhal s náhodnou proměnou dle situace, ale naopak - každá varianta byla vypočítána předem a byla v kódu programu připravena. To ovšem neznamená, že efekt nevypadal na svou dobu realisticky - právě naopak.

Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy

- Hra Donkey Kong 1981 -

Dalším krokem "2D éry" k lepším využitím fyziky byly hry typu "hopsačka". První svého druhu byl v roce 1981 "Donkey Kong" od Nintenda. V této hře se již objevila "humanoidní" postavička, která uměla skákat a šplhat. Kong na hráče shazoval barely, které se kutálely po povrchu dolů. Ve všech nostalgických hrách této doby najdeme alespoň základní využití fyziky (vzpomeňme třeba "Space Invaders" a jeho systém střelby a ukrývání před nepřátelsou palbou), bez které by asi ani žádná hra nikdy nevznikla. V devadesátých letech se ale herní fyzika dostala do další epochy ...

První 3D hry

Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy

- Wolfenstein 3D 1992 -

Období mezi prvními 2D hrami a skutečnými 3D tituly, bylo plné 2D her, které se tvářily jako trojrozměrné. Málokdo ale ví, že první tato "2.5D" hra vznikla o mnoho let dříve na legendárním ZX Spectru. Jednalo se o "3D Monster Maze", hru v bludišti - prapředka dnešních FPS. Jako právoplatný průkopník je ale na PC považován "Wolfenstein 3D", a právem. Tato hra dokázala "omámit" svou iluzí 3D téměř všechny uživatele počítačů své doby, a úspěch tohoto titulu (i přes kontroverzní obsah a podobu) byl gigantický. V tomto titulu se kromě běžně používaných fyzikálních jevů (kolize, střelba), objevují další - skrývání hran objektů, práce s perspektivou a "3D" hloubkou objektů. Od těchto 3D her "napůl", byl k plnohodnotným 3D hrám už jen krůček.

Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy

- Quake 1995 -

První skutečnou 3D hrou, využívající plné 3D modely byl "Quake" od id Software. Zde se již bylo využití herní fyziky vskutku zásadní. Všechny exploze, let raket, posouvání předmětů, kousky nepřátel létající vzduchem, spoléhaly na reálný fyzikální model. Jeho implementace byla velmi primitivní, ale vypadala vcelku reálně. To, že se nejednalo jen o "striktní" naskriptování všech fyzikálních efektů (jako u prvních her), ale šlo o opravdovou reálnou fyziku, dokazuje využití "tahu" vystřelené rakety k vysokému skoku. Každý hráč, si na tuto možnost, se dostat vysoko nad hlavy nepřátel jistě pamatuje. Nejvíce se rozvíjející herní odvětví "FPS stříleček" znamenalo pro vývoj reálné fyziky nejširší pole působnosti. Nesmíme ale zapomenout na simulátory a hlavně závodní hry, kde je fyzika také masivně využívána.

Současné 3D hry

Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy

- Crysis 2008 -

Za poslední roky se vizuální stránka her nijak radikálně nevylepšuje, dva roky starý titul se graficky od dnešních "pecek" neliší zase tak markantně. Co ale doznává významného vylepšení je právě fyzikální model a jeho vizualizace. Efekty výbuchů, realistické deformace automobilů, reálné chování postav, skutečně vyhlížející voda a oheň, chování prostředí a předmětů, zaznamenaly za poslední roky neskutečný pokrok. Ovšem prvním průkopníkem byl "Half Life 2" v roce 2004. S příchodem této hry nabral obraz fyziky ve hrách zcela novou a moderní podobu, která doslova vyrážela dech. Pomocí "Gravity Gun" jsme mohli scénu celou kompletně změnit, volnost sice nebyla stoprocentní, všem to ale tehdy stačilo.

Úroveň implementace fyzikálního modelu udala základ všem budoucím titulům, a mnohé nové hry se ani dnes s "Half Life 2" po této stránce nemohou rovnat. Jako zástupce dokonalého fyzikálního enginu dneška, můžeme považovat hru "Crysis". V této hře má hráč absolutní volnost a téměř vše lze zničit, jak budovy, tak vegetaci a okolí. Všechny fyzikální implementace jsou realistické a na nejvyšší úrovni, daň za to je velká náročnost na výkon procesoru, grafické karty a paměť. V těchto dnech se ale započíná další evoluční stupeň fyziky ve hrách, výpočet přes GPU. Dnes je uváděn první oficiální PhysX pack pro všechny karty GeForce 8/9/200. O něm ale až dále.

Herní fyzika je součástí počítačového hraní už od naprostého počátku tohoto odvětví, a bude nás provázet stále. Dříve záleželo na rychlosti výpočtu, a kvalita zobrazení byla druhořadá. Dnes je nutné, aby byl efekt vypočten rychle, ale zároveň v absolutní vizuální kvalitě - to ovšem ani dnešní procesory nedokážou splnit. Ani dnešní čtyřjádra nejsou dostatečně výkonná, k výpočtům náročných efektů. Je nutné tedy fyziku počítat externě, v našem případě pomocí GPU grafické karty.



 
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
318 čtenářů navrhlo autorovi prémii: 149.4Kč Prémie tohoto článku jsou již uzavřené, děkujeme za váš zájem.
Tento web používá k poskytování služeb soubory cookie.