Nvidia PhysX - Herní fyzika pro masy | Kapitola 2
Seznam kapitol
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.
Pod společným pojmem "herní fyzika" se skrývá ohromné množství pojmů a možných modelových situací. Ovšem pouze malé procento situací je nutné akcelerovat. Herní fyzika se rozděluje na dvě hlavní skupiny, globální fyziku prostředí (newtonovská fyzika) - to jest, že veškeré prostředí a dění ve hře musí být v rámci obecně známých fyzikálních zákonů. Mezi tuto fyziku patří základní gravitace, nemožnost procházení zdmi, nemožnost létat, dosazení obecně známých hmotností předmětů (není možné například auto posunout pohybem postavy).
Druhý směr je fyzika "efektová", tam patří oheň, kouř, destrukce objektů a mnoho dalších vizuálně zajímavých událostí. Základní fyzikální model musí být přítomen ve všech hrách, druhá "efektová" fyzika je jakýmsi bonusem - který dělá hru hezčí, zajímavější a realističtější. Zde je vidět jasný posun pojmu "herní fyzika". První plošinovky a hry zmíněné v první kapitole, používaly a spokojily se se základní fyzikou. Čím jsou hry hezčí a modernější, tím je kladen vyšší důraz právě na druhý směr - fyziku "efektovou". Ta je dnes hlavní náplní enginů Havok, PhysX a dalších. O "efektovou" fyziku nám jde především, a o té je také náš celý článek. Podívejme se ještě na velmi zkrácený seznam nejdůležitějších "fyzikálních událostí" ve hrách:
- 3D morphing - přeměna 3D modelů v jiný
- Skrývání neviditelných hran objektů
- Teselace a reálné zakřivení objektů
- Fyzika chování dopravních prostředků
- Správné zpracování vektorů
- Zvýraznění síly a reakcí
- Kolize objektů
- Gravitace
- Chování tekutin a podobných materiálů
- Chování textilních materiálů
- Částice a jejich chování
- Reálné pohyby těles
- Simulace chování lidského těla
- Reálné chování povrchů
Velká většina základních prvků je implementována vždy, a není nutné je nijak akcelerovat a zpracovávat pomocí "PPU" nebo GPU. Mezi takové vlastnosti patří efekty které jsou spíše v pozadí a nejsou vizuálně vidět, ty bude zpracovávat stále CPU počítače, a na výkonu to nebude poznat. Hlavní hráči na poli herní fyziky (Havok a PhysX), se tedy soustředili pouze na několik "efektových" druhů fyziky. Herní fyzika tedy není o super realistickém prostředí, ale spíše o efektním zobrazení několika klíčových událostí všech her. Následující efekty jsou akcelerované.
Základním kamenem je kompletní model kolize objektů s pevným povrchem (rigid body). Zde je nutné specifikovat kolizní algoritmy všech možných geometrických útvarů, částic, a reálných předmětů. Typické využití je široké.
PhysX dále podporuje zobrazení chování textilií (cloth), vlajek a podobných předmětů. K dokonalejšímu zpracování lidského těla, byl vybudován systém "kloubů" (joints), který umožní realističtější pohyb postav ve hře. Nejznámější a také nejzajímavější je ovšem akcelerace systému částic (particles). Proti klasické hře bez podpory PhysX uvidíte při ničení například budovy, pouze několik trosek. S použitím PhysX akcelerace jich uvidíte tisíce, které se reálně rozletí do prostoru - ukážeme si na reálných obrázcích později. Zobrazení a realismus kapalin (fluids), ohně a kouře byl také velmi zdokonalen a tyto média budou vypadat skutečně velmi dobře. Kromě vylepšení fyzikální stránky tekutých médií, byla značně zdokonalena také práce se světlem a odrazy na těchto materiálech.
Další zdůrazněnou vlastností je chování předmětů s měkkým povrchem (typicky zvířata, měkké materiály). Tato vlastnost byla až donedávna velice opomíjena, a v mnohých hrách byly takové kolize předmětů velmi podivné a nepřirozené.
Zásadní význam má také zpracování postav ve hře (ragdoll). Pomocí "kloubů" a pokročilého postupu ztvárnění modelů lidských postav, je dosaženo velmi realistického dojmu (někdy možná až příliš reálného). Tato část fyzických enginů je nejlépe zpracována v enginu "Euphoria", který je v zobrazení postav dokonce lepší než digitalizace skutečných herců v "motion capture".
Pro velkou základnu fanoušků závodních her, je samozřejmě také vytvořen model reálného chování vozidel (vehicle physics). V tomto směru doznaly moderní fyzikální enginy velkého pokroku, a během posledních let jsme se realitě přiblížili opravdu velmi. Kromě chování vozidel na silnici a při srážce, je vylepšen i model destrukce aut, a jejich následné chování.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
