นักพัฒนาเกมแบ่งปันความเข้าใจจากโลกแห่งความจริงเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมฟิสิกส์ยานพาหนะ

ทีมชุมชน BigGo
นักพัฒนาเกมแบ่งปันความเข้าใจจากโลกแห่งความจริงเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมฟิสิกส์ยานพาหนะ

การเขียนโปรแกรมฟิสิกส์ยานพาหนะที่สมจริงในเกมเป็นความท้าทายที่ซับซ้อนมาโดยตลอด ซึ่งอยู่ที่จุดตัดระหว่างวิศวกรรมศาสตร์ คณิตศาสตร์ และการออกแบบเพื่อความบันเทิง บทความเทคนิคล่าสุดที่สำรวจพื้นฐานของการจำลองยานพาหนะได้จุดประกายการอย่างกว้างขวางในหมู่นักพัฒนาเกม โดยเผยให้เห็นความเข้าใจเชิงปฏิบัติจากผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมที่เคยจัดการกับปัญหานี้ในโครงการเกมต่างๆ

ความเรียบง่ายเบื้องหลังความซับซ้อนของเครื่องยนต์

แม้ว่าเครื่องยนต์จะมีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวมากที่สุดในยานพาหนะจริง แต่นักพัฒนาที่มีประสบการณ์ชี้ให้เห็นว่าการจำลองเครื่องยนต์ในเกมนั้นตรงไปตรงมาอย่างน่าประหลาด เครื่องยนต์ทำหน้าที่เป็นเครื่องคำนวณแรงบิดโดยพื้นฐาน โดยรับข้อมูลเข้าอย่างตำแหน่งคันเร่งและการเลือกเกียร์เพื่อสร้างแรงหมุน ความเข้าใจนี้ทำให้นักพัฒนาบางคนสร้างการจำลองที่มีรายละเอียดอย่างน่าทึ่ง โดยมีโครงการที่น่าสนใจหนึ่งโครงการที่เกี่ยวข้องกับเครื่องจำลองเครื่องยนต์แบบเรียลไทม์ที่สร้างเสียงเครื่องยนต์ที่สมจริงผ่านการสร้างแบบจำลองฟิสิกส์ที่แม่นยำแทนที่จะใช้ตัวอย่างเสียงที่บันทึกไว้ล่วงหน้า

องค์ประกอบหลักของฟิสิกส์ยานพาหนะ

  • โมเดลเครื่องยนต์: การคำนวณเส้นโค้ง RPM-แรงบิดพร้อมข้อมูลป้อนเข้าของคันเร่งและเกียร์
  • โมเดลยางรถ: การคำนวณอัตราส่วนการลื่นไถลและการสร้างแรงในแนวยาวและแนวขวาง
  • ระบบช่วงล่าง: แท่งป้องกันการโคลงและระบบหน่วงสำหรับความเสถียร
  • อากาศพลศาสตร์: แรงต้านอากาศที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของยานพาหนะ
  • เฟืองท้าย: การกระจายแรงบิดระหว่างล้อ
การทำความเข้าใจการปฏิสัมพันธ์ของยางรถกับพื้นผิวถนนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการจำลองเครื่องยนต์ที่สมจริงในฟิสิกส์ของยานพาหนะ
การทำความเข้าใจการปฏิสัมพันธ์ของยางรถกับพื้นผิวถนนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการจำลองเครื่องยนต์ที่สมจริงในฟิสิกส์ของยานพาหนะ

บทบาทสำคัญของระบบช่วงล่างและระบบป้องกันการโคลง

ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมเน้นย้ำว่าการจำลองช่วงล่างและแท่งป้องกันการโคลงที่เหมาะสมมักจะเป็นสิ่งที่สร้างความแตกต่างระหว่างยานพาหนะที่ขับสนุกกับยานพาหนะที่ขับแล้วรู้สึกควบคุมไม่ได้ นักพัฒนาที่ทำงานเกี่ยวกับฟิสิกส์ยานพาหนะสำหรับ Army of Two แบ่งปันว่าหากไม่มีระบบเหล่านี้ รถจะมีความรู้สึกลื่นและเสี่ยงต่อการพลิกคว่ำระหว่างการเลี้ยว สิ่งนี้บังคับให้นักพัฒนาต้องชดเชยด้วยการปรับการลื่นไถลของยางหรือแรงเสียดทานของพื้นผิว ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะทำให้ประสบการณ์การขับขี่โดยรวมแย่ลง

หากไม่มีมัน คุณจะสังเกตได้ว่าการขับขี่รู้สึกลื่น - ฉันเห็นในวิดีโอสาธิต คนส่วนใหญ่ที่ไม่สามารถทำแท่งป้องกันการโคลงและช่วงล่างได้จะจบลงด้วยรถที่พลิกคว่ำง่ายในการเลี้ยว

ตัวอย่างฟิสิกส์ยานพาหนะที่น่าสนใจ

  • Army of Two: มีการจำลองระบบกันสะเทือนและแท่งกันโคลงแบบครอบคลุม
  • Rocket League: มีการนำเสนอฟิสิกส์แบบละเอียดผ่านการบรรยายของ GDC
  • BeamNG: แนวทางฟิสิกส์แบบ soft-body ขั้นสูง
  • Halo 1: เอนจิน " Chucky Physics " แบบกำหนดเองที่มีการควบคุม Warthog แบบเฉพาะตัว
สภาวะการบังคับเลี้ยวที่แตกต่างกัน เช่น การบังคับเลี้ยวไม่เพียงพอและการบังคับเลี้ยวเกินไป มีบทบาทสำคัญต่อการจัดการยานพาหนะและประสบการณ์ของผู้ขับขี่
สภาวะการบังคับเลี้ยวที่แตกต่างกัน เช่น การบังคับเลี้ยวไม่เพียงพอและการบังคับเลี้ยวเกินไป มีบทบาทสำคัญต่อการจัดการยานพาหนะและประสบการณ์ของผู้ขับขี่

แบบจำลองยาง: รากฐานของการจัดการที่สมจริง

แบบจำลองยางกลายเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดสำหรับพฤติกรรมยานพาหนะที่น่าเชื่อ นักพัฒนาอภิปรายแนวทางต่างๆ ตั้งแต่ฟิสิกส์แบบอาร์เคดง่ายๆ ที่ใช้ระบบข้อต่อพื้นฐานไปจนถึงแบบจำลองกึ่งเชิงประจักษ์ที่ซับซ้อนซึ่งอิงจากข้อมูลการทดสอบยางในโลกแห่งความจริง ความท้าทายอยู่ที่การหาสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความแม่นยำทางกายภาพและความเพลิดเพลินในการเล่นเกม เนื่องจากพฤติกรรมยางที่สมจริงเกินไปอาจทำให้เกมน่าหงุดหงิดแทนที่จะสนุก

ความสัมพันธ์ระหว่างมุมการลื่นไถลและแรงด้านข้างเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการสร้างแบบจำลองยางที่สมจริงในอากาศพลศาสตร์ยานพาหนะ
ความสัมพันธ์ระหว่างมุมการลื่นไถลและแรงด้านข้างเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการสร้างแบบจำลองยางที่สมจริงในอากาศพลศาสตร์ยานพาหนะ

การแลกเปลี่ยนของเอนจิ้นฟิสิกส์

นักพัฒนาหลายคนแสดงความรู้สึกผสมผสานเกี่ยวกับการใช้เอนจิ้นฟิสิกส์ที่สร้างไว้แล้วอย่าง PhysX หรือระบบในตัวของ Unity สำหรับการจำลองยานพาหนะ แม้ว่าเอนจิ้นเหล่านี้จะให้ความสะดวก แต่มักจะทำงานเป็นกล่องดำที่มีพารามิเตอร์ที่ไม่ชัดเจนซึ่งนำไปสู่การปรับแต่งแบบลองผิดลองถูกแทนที่จะเป็นการปรับแต่งที่มีข้อมูล นักพัฒนาบางคนสนับสนุนการสร้างระบบฟิสิกส์ยานพาหนะแบบกำหนดเองเพื่อรักษาการควบคุมพารามิเตอร์การจำลองที่ดีกว่าและบรรลุผลลัพธ์ที่คาดเดาได้มากขึ้น

เอนจินฟิสิกส์ยอดนิยมสำหรับการจำลองยานพาหนะ

  • PhysX ( NVIDIA )
  • Bullet Physics
  • Havok
  • Unity Engine (ในตัว)
  • การพัฒนาแบบกำหนดเอง (ที่นักพัฒนาบางคนให้ความสำคัญ)

ศิลปะแห่งการสร้างสมดุลระหว่างความสมจริงและความสนุก

การอภิปรายเผยให้เห็นความตึงเครียดอย่างต่อเนื่องระหว่างความแม่นยำทางกายภาพและความเพลิดเพลินในการเล่นเกม นักพัฒนาสังเกตว่าฟิสิกส์ยานพาหนะที่สมจริงอย่างสมบูรณ์มักจะไม่แปลงเป็นประสบการณ์การเล่นเกมที่สนุก แต่เกมยานพาหนะที่ประสบความสำเร็จมักจะใช้การประมาณที่สร้างสรรค์อย่างระมัดระวังซึ่งรู้สึกน่าเชื่อในขณะที่ยังคงเข้าถึงได้สำหรับผู้เล่น แนวทางนี้สะท้อนถึงกลไกเกมอื่นๆ ตั้งแต่การกระโดดไปจนถึงการต่อสู้ ที่ให้ความสำคัญกับประสบการณ์ของผู้เล่นมากกว่าความสมจริงที่เข้มงวด

การอภิปรายของชุมชนเน้นให้เห็นว่าการเขียนโปรแกรมฟิสิกส์ยานพาหนะยังคงเป็นศิลปะมากเท่ากับเป็นวิทยาศาสตร์ โดยต้องการให้นักพัฒนาเข้าใจทั้งคณิตศาสตร์พื้นฐานและประสบการณ์เชิงอัตวิสัยของสิ่งที่ทำให้การขับขี่รู้สึกน่าพอใจในบริบทของเกม

อ้างอิง: Programming Vehicles in Games