Смерть всегда разочаровывает. Это верно даже в видеоиграх. Это означает конец боевого раунда, конец уровня и, возможно, потерю минут (или часов) несохраненных игровых достижений. Но в играх более ранней эпохи смерть была не только обломом, но и графическим разочарованием.
Тело вашего капут-персонажа будет неловко переворачиваться с вертикального положения на горизонтальное. Возможно, он будет фрагментирован или исчезнет. Смерть всегда выглядела одинаково, благодаря старойанимации ключевых кадров, где каждое действие, например прыжок и падение, повторяется до тошноты. Эти неубедительные смерти по сценарию были настолько нереалистичны, что снижали качество игрового процесса.
С самого начала цифровая смерть удивительным образом изменилась. Всем известно, что игры стали более кровавыми, с неисчислимыми галлонами крови и расколотыми костями, которые каждый день анимируются по всему миру. Но реализм падающих мертвых тел также резко изменился, во многом благодаряфизике тряпичной куклы
Физика Ragdoll - это категорияпроцедурной анимации, которая отображает человекоподобные фигуры с более реалистичным движением. Иногда эффект устрашающе точен. В других случаях результаты часто преувеличиваются до глупости, когда руки, ноги и туловище болтаются и извиваются, как тряпичная кукла, которая выпила слишком много стопок текилы.
При тщательной интеграции в игровой процесс физика тряпичной куклы добавляет реализма, особенно на экранах с непрекращающейся бойней. Например, если вы играете в шутер от первого лица, в котором вы стреляете в других персонажей из различного оружия, ваши жертвы будут реагировать по-разному каждый раз, когда вы стреляете в них. При попадании врагу в плечо верхняя часть тела откидывается назад, поглощая удар. Однако вставьте их в живот, и персонаж может согнуться пополам, а затем рухнуть вперед в начале виртуальной предсмертной агонии.
Это может показаться бессмысленным или упрощенным видеоэффектом. Но на самом деле эти анимации основаны на сложной физике и математике, и программисты постоянно пытаются найти лучшие способы сделать экранные объекты более похожими на наш аналоговый мир.
Двигатели анимации
В течение десятилетий создатели видеоигр пытались воссоздать физику реального мира. Они используют смоделированныефизические движки для создания принципов гравитации, скорости, обнаружения столкновений и импульса, которые влияют на ваши гоночные автомобили, самолеты и даже на Марио, когда он прыгает и карабкается по подземному миру. Без этих элементов в игровом процессе не было бы правил или границ, которые имели бы реальный смысл.
То же самое касается смерти персонажей. В примитивных играх персонажи всегда умирали из-за одной и той же заранее запрограммированной статической анимации. Это было хорошо и модно в более простые времена, но улучшенное оборудование дало возможность улучшить общую графическую производительность. Выделенные графические карты сняли часть нагрузки с ЦП, что позволило сделать игровой процесс более сложным и, как вы уже догадались, улучшить анимацию смерти.
В таких играх, как серия «Halo» и «Max Payne», характерны реалистичные движения, когда тела сотрясаются от пуль. А Rockstar Games сделала себе имя благодаря серии игр Grand Theft Auto, наполненной естественными световыми эффектами и почти поразительными движениями человека. Отчасти благодаря физике тряпичной куклы вместо готовой графики программисты создают персонажей, которые в реальном времени реагируют на другие элементы на экране, от стен до бомб и пуль.
" Hitman: Codename 47" была одной из первых игр, в которой использовалась физика тряпичной куклы. После того, как вы вывели противника из строя, вы могли перетащить безжизненное катящееся тело и украсть его одежду в качестве маскировки. Пули врезались в тела со смехотворной силой. Элементы были не совсем убедительными, но они добавили новый слой правдоподобия, которого не хватало в игровом процессе.
" Hitman" использовалинтеграцию Верле, алгоритм, используемый для включения уравнений движения Ньютона в такие приложения, как компьютерная анимация. Каждая часть анимированного скелета определяется как точки, соединенные с другими точками с помощью некоторых основных правил в качестве ориентиров. Сравнительная простота этого алгоритма означает, что он использует меньше процессорного времени, чем другие методы.
Смешанная рэгдолл физика сочетает обработку физики в реальном времени с готовыми анимациями в таких играх, как «Парк Юрского периода: Чужой». Статические анимации более реалистично взаимодействуют с окружающей средой; анимированные персонажи не просто плюхаются. Они разбиваются и изгибаются, как настоящие люди. Но все еще есть визуальные недостатки, которые не имеют смысла для человеческого мозга. Это выглядит недостаточно естественно.
Процедурная анимация - новейший и самый захватывающий тип игровой физики. Здесь нет предустановленных анимаций. Вместо этого все персонажи и большая часть окружающей среды постоянно реагируют на игровую физику. Это, конечно, относится к анимации смерти, но также делает все остальные аспекты игры более убедительными.
От «Хитмэна» до «ГТА»
Если физический движок - это сцена, то анимированные персонажи - это марионетки. Физика Ragdoll выглядит реалистично, потому что эти персонажи состоят из твердых частей, соединенных друг с другом в систему, похожую на скелетные тела в реальном мире. При повреждении тела падают, валяются и подпрыгивают на экране.
Математика и физика в игре чрезвычайно сложны, и даже сейчас вычислительная мощность процессора и алгоритмы обработки не могут полностью имитировать рушащуюся гуманоидную форму. Таким образом, часто возникает веселье, когда сочлененные конечности персонажа крутятся и подпрыгивают всевозможными нереалистичными и абсурдными способами, как тряпичная кукла, сброшенная с лестницы. Многие современные онлайн-игры, такие как «Happy Wheels», извлекают выгоду из этого эффекта, по сути, предоставляя вам манекены для краш-тестов, чтобы вы могли мучить и бросать их через всевозможные глупые и причудливые сценарии.
Многие простые современные игры используют физику тряпичной куклы, чтобы сделать действие на экране менее жестоким и более мультяшным и веселым. Тем не менее, факторы развлечения и развлечений маскируют сложность физики, которая присутствует в современных играх.
Один из самых сложных анимационных движков называется Euphoria, созданный NaturalMotion. Euphoria использовалась в некоторых чрезвычайно популярных играх, таких как «Star Wars: The Force Unleashed», «Red Dead Redemption» и «Grand Theft Auto 4».
NaturalMotion может похвастаться тем, что Euphoria имитирует движения тела в реальном времени для каждой части каждой сцены, вплоть до мышц и двигательной системы персонажа. Например, персонажи могут испугаться звука выстрела из пулемета или попытаться смягчить падение, когда они падают с движущегося транспортного средства. В конце концов, такие игры предлагают более увлекательный игровой процесс.
Анимированная физика
Рэгдолл-физика - это лишь один из аспектов создания реалистичной анимации. Во многих играх используетсяскелетная анимациядля обеспечения реализма персонажей. Скелетная анимация включает в себя два основных элемента, включая поверхность или сетку (кожу или доспехи, которые вы можете видеть) и риг или скелет (жесткая базовая конструкция, которая поддерживает кожу и заставляет ее двигаться). Этошарнирное тело - жесткие части, соединенные суставами.
Программисты закладывают пределы и ограничения для установки. Голова, например, не может повернуться на 360 градусов или плюхнуться в область груди. Запястья могут вращаться и раскачиваться, но только на определенные углы, а затем останавливаются, как у настоящего человека.
После создания скелетной системы для игры разработчики могут использовать одну и ту же основу для нескольких персонажей, просто изменяя внешний вид поверхности, чтобы конкретизировать население виртуального мира.
Как и в случае с настоящим скелетом, скелетная анимация основана накинематических цепяхилидеревьях, поэтому части двигаются как часть иерархии. Короче говоря, это просто означает, что все «кости» связаны. Например, когда кость верхней части бедра движется, то же самое происходит и с голенью.
Такое движение действие-реакция сложно запрограммировать в цифровом персонаже. Разработчики используют различные методы, чтобы совершить подвиг. Один из распространенных способов основан на алгоритме Фезерстоуна, названном в честь Роя Фезерстоуна, эксперта по алгоритмам шарнирно-сочлененных тел.
Это динамическое моделирование требует большого количества данных, чтобы персонаж выглядел правдоподобно. Программисты должны учитыватьгеометриюи относительное расположение всех частей тела. Приходится создавать ограничения и правила длясуставовисвязности, а также пространственнойинерции
Все эти факторы должны быть описаны с помощью математических алгоритмов и физики. Затем аниматоры используют программное обеспечение, похожее на САПР, для построения геометрических фигур, стык за стыком, пока они буквально не сконструируют цифровое существо. Затем это существо может быть помещено в цифровую среду.
Независимо от того, кто их делает, физика - это то, что движет современными видеоиграми. Является ли эта физика фантастически реальной или до боли смешной, не так важно, как просто сделать игры более приятными для игры. И с еще большими бюджетами и более мощным аппаратным обеспечением вы можете ожидать, что физические движки будут становиться все более изощренными и элегантными, как на дрожжах, по часам и пулям.
Примечание автора: как работает Ragdoll Physics
Я вырос, играя в такие игры, как «Ikari Warriors» и «King's Quest», в обеих из которых использовалась блочная анимация, которая по сегодняшним меркам выглядит совершенно зачаточной. В те времена не было динамической графики. Персонажи парили над полигональным ландшафтом в поисках победы или, возможно, способа вырваться из своего двухмерного ада. Современные геймеры избалованы настолько убедительной графикой, что цифровой мир становится вторичной жизнью. И теперь, когда я вспоминаю, насколько я был зависим даже от видеоигр старой школы, может быть, лучше всего, что я пропустил эту эру геймплея.