Spyruoklių ir virvių fizika(spring/rope-physics)

                Praeitą kartą panagrinėjome paprasčiausią kietų kūnų fizikos simuliacijos metodą, kai bandėme parašyti lengvasvorį (lightweight) fizikos varikliuką. Šįkart pritaikant tuos pačius principus ir nieko daug nekeičiant pridėsime dar papildomo interaktyvumo mūsų kurtai simuliacijai naudojant – spyruokles (spring physics). Šiame straipsnelyje pagvildensime kaip praktiškai pasinaudoti Huko dėsniu (Hooke‘s Law) kuriant akiai patrauklius efektus. Spyruoklės galima dažnai sutikti ten, kur net galbūt neįsivaizduojate joms esant, pavyzdžiui – virvių ir drabužių simuliacijai, minkštiems kūnams (soft-bodies) – žėlė ir pan. Taip pat naudojant tas pačias spyruokles galima spręsti tą pačią kolizijų atsako problemą (collision response). Ilgą laiką spyruoklės ir minkštų kūnų simuliacija buvo naudojama labai saikingai dėl per mažų skaičiavimo pajėgumų, o šiandien – vis dažniau pastebimos žaidimuose ir demonstracijose. Na, mažiau kalbų – daugiau darbų, bandom pasigilinti.

Kieto kūno(rigid-body) fizikos pagrindai

  Didžioji dalis šiandienos žaidimų ir įvairių simuliatorių neapsieina be fizikos „efektų“. Kai dar 1998m. pasirodė Half-life pirmoji dalis, Quake 3 ir kiti gerai žinomi kultiniai žaidimai apie pilnavertę fizikos simuliaciją galima buvo tik pasvajoti. Tuomet fizikos skaičiavimai buvo naudojami tik būtiniausiose žaidimų vietose – žaidėjų-scenos kolizijų aptikimui-atsakui(collision detection & response), protagonistų judėjimui ir dalelių sistemų simuliacijai(particle physics). Procesorių CPU ir GPU pajėgumams padidėjus su trenksmu ir tam tikra egzotika tokie kūrėjai kaip Havok, Ageia Novodex(dabartinė Nvidia PhysX) pradėjo plėtoti pilnavertes simuliacijos sistemas ir siūlyti savo programinės įrangos plėtotės įrankius(software development kit – SDK) fizikinių sistemų integracijai į kitas programas. Viena iš pirmųjų Havok fizikos sistema sėkmingai buvo panaudota Valve žaidime „Half-life 2” ir padėjo žaidimui pasiekti aukštumas. Iš mėgėjams skirtų priemonių gerai buvo žinoma Tokamak, ODE bei Newton projektai – vis dar naudojami šiandien ir populiarūs. Taip pat atsirado atviro kodo galingų sistemų tokių kaip: Bullet Physics, kuri naudojama žaidimų, filmų pramonėje(pvz. kuriant filmą „2012”), Blender bei kituose modeliavimo ir komerciniuose paketuose kaip Softimage XSI, Cinema 4D. Dviejų dimensijų analogas - Box2D ir kt.