ФІЗИКА В КОМП'ЮТЕРНИХ ІГРАХ
Вступ. 2
Застосування деяких фізичних законів. 3
Комп'ютери в науці і життя. 4
Комп'ютерне моделювання. Історія питання. 4
Навіщо потрібна фізика в комп'ютерних іграх. 6
Теорія моделювання. 7
Приклади моделювання в іграх. 9
Фізичні движки і їхні методи моделювання. 11
Моделювання фізичних тіл і законів. 13
Способи полегшення навантаження на процесор. 15
Апаратне прискорення. 15
Список використаної літератури. 17
ВСТУП. Фізика в нашому житті
фізика # 8213; це наука про природу в найзагальнішому сенсі. Вона вивчає речовина (матерію) і енергію, а також фундаментальні взаємодії природи, що керують рухом матерії.
Деякі властивості є загальними для всіх матеріальних систем, наприклад, збереження енергії # 8213; такі властивості називають фізичними законами. Фізику іноді називають «фундаментальною наукою», оскільки інші природні науки (біологія, геологія, хімія та ін.) Описують тільки деякий клас матеріальних систем, що підкоряються законам фізики. Наприклад, хімія вивчає молекули і утворені з них речовини. Хімічні ж властивості речовини однозначно визначаються фізичними властивостями атомів і молекул, яких описуються в таких розділах фізики, як термодинаміка, електромагнетизм і квантова фізика.
Фізика тісно пов'язана з математикою # 8213; математика надає апарат, за допомогою якого фізичні закони можуть бути точно сформульовані. Фізичні теорії майже завжди формулюються у вигляді математичних виразів, причому використовуються складніші розділи математики, ніж зазвичай в інших науках. І навпаки, розвиток багатьох областей математики стимулювався потребами фізичних теорій.
Головними галузями фізики є експериментальна фізика і теоретична фізика. І хоча може здатися, що вони розділені, оскільки більшість фізиків є або чистими теоретиками, або чистими експериментаторами, це насправді не так. Теоретична і експериментальна фізика розвивається в постійному контакті. Над однією і тією ж проблемою можуть працювати як теоретики, так і експериментатори. перші # 8213; описують існуючі експериментальні дані і роблять теоретичні передбачення майбутніх результатів, другі # 8213; проводять експерименти, перевіряючи існуючі теорії і отримуючи нові результати. Багато досягнення у фізиці були викликані експериментальним спостереженням явищ, які не описуються існуючими теоріями (наприклад, експериментально виявлена абсолютність швидкості світла породила спеціальну теорію відносності), так само як і з деякими теоріями вдалося передбачити результати, перевірені пізніше (наприклад, відкриття позитрона).
Перше, що ми спостерігаємо в зовнішньому світі починаючи з народження - це різні форми руху і взаємодії матерії. Найпростіша форма руху - механічний рух. Ми розуміємо під механічним рухом зміна положення будь-якого тіла відносно інших тіл з плином часу. Рух завжди є результат взаємодії між тілами або частинками тел. Механічні взаємодії між тілами або частинками тел. Механічні взаємодії викликають переміщення тіл в просторі або зміна форми тіл (деформацію).
У навколишньому світі весь час відбуваються різні зміни або, як кажуть, явища. Танення льоду, грім, світіння розпечених предметів, освіта тіні або луни - все це приклади фізичних явищ в неживій природі.
У живій природі теж постійно відбуваються фізичні явища. Волога піднімається з землі до листів по стеблу рослини, кров тече по судинах в тілі тварини, морська риба скат завдає відчутних ударів електричним струмом, температура тіла птиці вище, ніж температура тіла риби, тварина хамелеон здатне змінювати колір свого тіла, а деякі бактерії або комахи можуть навіть світитися. Всі ці явища і вивчає фізика.
Завдання фізики полягає в тому, щоб знайти закони, яким підкоряються явища природи. Коли вони будуть відомі, люди застосують їх для створення нових корисних приладів, пристроїв і механізмів. Наприклад, встановивши закони виникнення і існування електричного струму, люди створили електричні світильники, чайники, магнітофони, телевізори, комп'ютери і навіть глобальну інформаційну мережу Інтернет, яку часто називають дивом XX століття.
ЗАСТОСУВАННЯ ДЕЯКИХ ФІЗИЧНИХ ЗАКОНІВ
При вивченні механічного руху твердих тіл враховуються тільки два найважливіших ознаки матеріального тіла: протяжність (або геометрична форма тіла, що рухається) і речові (маса тіла і її розподіл в даному геометричному обсязі). Твердим тілом в механіці називають таке тіло, відстані між будь-якими частками якого в усі час руху залишаються незмінними. При вивченні механічних рухів зазвичай не враховуються зміни інших ознак реальних тіл, наприклад, теплових, електричних властивостей. Так, вивчаючи рух артилерійського снаряда, можна знехтувати нагріванням його металевої оболонки внаслідок тертя об повітря. Однак досвід, отриманий з спостережень і вимірювань швидкостей при входженні метеорів в атмосферу Землі, а також вивчення руху космічних кораблів, що входять в атмосферу Землі зі швидкістю понад 8 км / с, показують, що при високих температурах нагріву оболонки вже не можна нехтувати впливом цього нагріву.
Механічні взаємодії між тілами призводять до зміни кількості руху цих тіл і здійснюються або безпосереднім контактом, або дальнодействием. Величина, що є мірою механічної взаємодії матеріальних тіл або частинок, з яких складається тіло, називається в механіці силою. В результаті механічного взаємодії буде змінюватися кількість руху. Сила в механіці вимірюється зміною кількості руху тіла. Тому часто говорять, що основне завдання механіки - вивчення руху матеріальних тіл під дією сил.
Існують різні методи фізичного дослідження, і з плином часу змінюються. Фізичний експеримент завжди був і залишається основним інструментом, але в сучасних умовах він вимагає великих матеріальних і енергетичних витрат.
КОМП'ЮТЕРИ В НАУЦІ І ЖИТТЯ
Зараз наше життя неможливо уявити без можливостей, що надаються комп'ютерами. Комп'ютери використовуються в різних сферах діяльності: науці, навчанні, медицині, розвазі і ін.
Але з винаходом комп'ютера у вчених з'явилися нові можливості для пізнання складних фізичних процесів. Це - комп'ютерне моделювання. З його допомогою можна відтворити властивості Сонця або зануритися в світ наночастинок. Можна дізнатися, як себе будуть вести різні речовини в неможливих в реальному житті ситуаціях - наприклад, при неймовірно високій температурі або тиску.
Комп'ютери також надають неоціненну допомогу в навчанні різним наукам, в тому числі фізики, роблячи цей предмет більш зрозумілим, наочним і цікавим. Створюються цілі програми уроків, факультативів для комп'ютера.
КОМП'ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ. Історія питання
НАВІЩО ПОТРІБНА ФІЗИКА В КОМП'ЮТЕРНИХ ІГРАХ?
Приклади МОДЕЛЮВАННЯ В ІГРАХ
Фізичним движком І ЇХ МЕТОДИ МОДЕЛЮВАННЯ
МОДЕЛЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ТЕЛ І ЗАКОНІВ
СПОСОБИ ПОЛЕГШЕННЯ НАВАНТАЖЕННЯ НА ПРОЦЕССОР
Як уже було відзначено робити все абсолютно реалістично поки не вдається: не вистачає ресурсів ні процесора, ні пам'яті. І тому доводиться йти на компроміси.
Найбільш очевидний дозволяє різко знизити кількість обчислень за рахунок повного ігнорування далеких об'єктів. Відповідь на старий філософське питання: "якщо дерево падає в глухому лісі, і ніхто його не чує - виробляє чи воно шум?" приймається таким: "а яка різниця?". Коли гравець віддалиться від монстра або іншого об'єкта, що живе по фізичним законам, можна або різко спростити обчислення і рухати монстра уздовж підлоги, забувши про всі складнощі, або взагалі зупинити ворога, зберегти на всякий випадок його дані і забути про нього.
Можна пройти і трохи далі цим шляхом. У графічному моделюванні існує метод під назвою LOD (в перекладі - «рівень деталізації»), що дозволяє економити обчислення за рахунок зменшення полігонів в моделях, що знаходяться далеко від гравця. Те ж саме можна зробити і з фізикою. Адже нікому не цікаво, що відбувається з ворожим автомобілем, поки він на іншій стороні треку, і з нами мати справу не збирається? В цьому випадку припиняємо підраховувати тертя його шин об асфальт, підміняємо роботу ресор і шин тривіальним алгоритмом руху вздовж асфальту, і радіємо що виросло значенням кадрів в секунду.