فيزياء اللعبة

فيزياء الرسوم المتحركة الحاسوبية أو فيزياء الألعاب هي قوانين الفيزياء كما تُعرَّف داخل المحاكاة أو لعبة الفيديو ، بالإضافة إلى منطق البرمجة المستخدم لتطبيق هذه القوانين. تختلف فيزياء الألعاب اختلافًا كبيرًا في درجة تشابهها مع فيزياء العالم الحقيقي. أحيانًا، تُصمَّم فيزياء اللعبة لمحاكاة فيزياء العالم الحقيقي بأكبر قدر ممكن من الدقة، لتبدو واقعية للاعب أو المشاهد. في حالات أخرى، قد تنحرف الألعاب عمدًا عن الفيزياء الفعلية لأغراض اللعب. من الأمثلة الشائعة في ألعاب المنصات القدرة على بدء الحركة أفقيًا أو تغيير الاتجاه في الهواء، وقدرة القفز المزدوج الموجودة في بعض الألعاب. كما يُعد تحديد قيم المعايير الفيزيائية، مثل مقدار الجاذبية، جزءًا من تعريف فيزياء اللعبة.

هناك عدة عناصر تشكل مكونات فيزياء المحاكاة بما في ذلك محرك الفيزياء ، وهو رمز البرنامج المستخدم لمحاكاة فيزياء نيوتن داخل البيئة، واكتشاف التصادم ، المستخدم لحل مشكلة تحديد متى يتقاطع أي جسمين ماديين أو أكثر في البيئة مع مسار بعضهما البعض.

يوجد نوعان رئيسيان من محاكاة الفيزياء : محاكاة الأجسام الصلبة ومحاكاة الأجسام المرنة . في محاكاة الأجسام الصلبة، تُصنّف الأجسام إلى فئات بناءً على كيفية تفاعلها، وهي أقل استهلاكًا لموارد النظام. أما محاكاة الأجسام المرنة فتتضمن محاكاة أجزاء منفصلة من كل جسم بحيث يتصرف بطريقة أكثر واقعية. ^{[ 1 ]}

يُعد الانفجار أحد الجوانب الشائعة في ألعاب الكمبيوتر التي تُحاكي نوعًا من الصراع. استخدمت ألعاب الكمبيوتر القديمة أسلوبًا بسيطًا يتمثل في تكرار الانفجار نفسه في كل حالة. مع ذلك، في العالم الحقيقي، يختلف الانفجار باختلاف التضاريس وارتفاع موقع الانفجار ونوع الأجسام الصلبة المتأثرة. اعتمادًا على القدرة الحاسوبية المتاحة، يمكن نمذجة آثار الانفجار على شكل مكونات متناثرة ومحطمة تدفعها الغازات المتمددة. تتم نمذجة ذلك باستخدام محاكاة نظام الجسيمات. يسمح نموذج نظام الجسيمات بمحاكاة مجموعة متنوعة من الظواهر الفيزيائية الأخرى، بما في ذلك الدخان والمياه الجارية والهطول ، وما إلى ذلك. تُنمذج الجسيمات الفردية داخل النظام باستخدام العناصر الأخرى لقواعد محاكاة الفيزياء، مع مراعاة أن عدد الجسيمات التي يمكن محاكاتها محدود بقدرة الحوسبة للأجهزة. لذا، قد يلزم نمذجة الانفجارات كمجموعة صغيرة من الجسيمات الكبيرة، بدلًا من العدد الهائل من الجسيمات الدقيقة الأكثر دقة. ^{[ 2 ]}

هذه تقنية محاكاة ورسوم متحركة إجرائية لعرض حركة الشخصية عند موتها. تتعامل هذه التقنية مع جسم الشخصية كسلسلة من العظام الصلبة المتصلة ببعضها بواسطة مفاصل. تحاكي المحاكاة ما يحدث للجسم عند سقوطه على الأرض. تتطلب نماذج الفيزياء الأكثر تعقيدًا لحركة الكائنات وتفاعلات التصادم قدرة حاسوبية أكبر ومحاكاة أكثر دقة للمواد الصلبة والسائلة وديناميكيات السوائل. يمكن للأنظمة المفصلية المُحاكاة إعادة إنتاج تأثيرات الهيكل العظمي والعضلات والأوتار والمكونات الفيزيولوجية الأخرى . [ 3 ] ^{تطبق بعض الألعاب} ، مثل Boneworks و Half-Life 2 ، قوى على المفاصل الفردية مما يسمح للدمى المتحركة بالتحرك والتصرف مثل البشر برسوم متحركة إجرائية بالكامل. يتيح ذلك، على سبيل المثال، إسقاط عدو أو الإمساك بكل مفصل على حدة وتحريكه، حيث تتكيف الرسوم المتحركة القائمة على الفيزياء وفقًا لذلك، وهو أمر غير ممكن بالوسائل التقليدية. تُسمى هذه الطريقة بالدمى المتحركة النشطة، وغالبًا ما تُستخدم مع الحركة العكسية .

تتحرك المقذوفات، كالسهام والرصاص، بسرعات عالية جدًا في كثير من الأحيان. وهذا يُسبب مشاكل في التصادمات، إذ قد يمر المقذوف أحيانًا بسرعة فائقة بجانب جسم رقيق دون أن يُدرك اصطدامه به. سابقًا، كان يُحلّ هذا الأمر بتقنية إسقاط الأشعة ، التي لا تتطلب إنشاء مقذوف مادي. مع ذلك، فإن إطلاق شعاع في اتجاه السلاح ليس واقعيًا، ولذا غالبًا ما تُنشئ الألعاب الحديثة مقذوفًا ماديًا يتأثر بالجاذبية وقوى أخرى. يستخدم هذا المقذوف نوعًا من الكشف المستمر عن التصادم لضمان عدم حدوث المشكلة المذكورة (على حساب الأداء)، نظرًا لأن هذه العملية تتطلب حسابات أكثر تعقيدًا.

تتطلب ألعاب مثل FIFA 14 محاكاة دقيقة لحركة المقذوفات، خاصةً للأجسام مثل كرة القدم. في FIFA 14، طُلب من المطورين إصلاح الكود المتعلق بمعامل السحب الذي كان غير دقيق في الألعاب السابقة، مما أدى إلى محاكاة أكثر واقعية للكرة الحقيقية. ^{[ 4 ]}

• إيبرلي، ديفيد هـ. (2003). فيزياء الألعاب . مورغان كوفمان. ISBN 978-1-55860-740-8.
• ميلينغتون، إيان (2007). تطوير محرك فيزياء الألعاب . مورغان كوفمان. ISBN 978-0-12-369471-3.
• بورغ، ديفيد م. (2001). الفيزياء لمطوري الألعاب . دار نشر أورايلي ميديا. رقم ISBN 978-0-596-00006-6.
• ساور، غابور (2017). كتاب طبخ فيزياء الألعاب . دار نشر باكت. رقم ISBN 978-1787123663.
• كونجر، ديفيد (2004). نمذجة الفيزياء لمبرمجي الألعاب . كورس تكنولوجي بي تي آر. رقم ISBN 978-1592000937.

• محرك الفيزياء
• لعبة الفيزياء
• محاكاة في الوقت الحقيقي

• "الرياضيات والفيزياء" . تطوير الألعاب . الأرشيف. مؤرشف من الأصل في 22 فبراير 2011.
• "قائمة محركات الفيزياء" . قاعدة بيانات . ديجيتال رون. 30 مارس 2015 [2010]. مؤرشفة من الأصل في 9 مارس 2016.