एक उदाहरण के रूप में मोबाइल फाइटिंग का उपयोग करते हुए एकता परियोजना में भौतिकी

भौतिकी किसी भी आधुनिक खेल का एक अभिन्न अंग बन गया है। चाहे वह एक साधारण ऊतक सिमुलेशन या यातायात का एक पूर्ण-भौतिकी हो। मोबाइल गेम्स कोई अपवाद नहीं हैं। हालांकि, जब उनके लिए भौतिकी की स्थापना करते हैं, तो आपको समर्थित पुराने-पीढ़ी के उपकरणों के अपेक्षाकृत खराब प्रदर्शन से जुड़ी सीमाओं को पीछे देखना होगा। अग्रणी 3 डी तकनीकी कलाकार बनजई.गेम्स रोमन टार्स्की ने बताया कि कैसे उनकी टीम ने मोबाइल फाइटिंग गेम शैडो फाइट 3 के गेमप्ले में भौतिकी को एकीकृत किया, जो कि अनुकूलन के लिए तकनीकों का इस्तेमाल किया गया था और कैसे उन्होंने तुल्यकालिक पीवीपी में अपने पूर्ण नियतिवाद को प्राप्त करने के लिए खरोंच से पात्रों के लिए भौतिकी को फिर से लिखा।

ठोस अवस्था भौतिकी

शैडो फाइट 3 में पात्रों के उपकरण में भौतिक सिमुलेशन के कई तत्व हैं, जो कि स्क्रीन पर होने वाली घटनाओं के लिए गतिशीलता जोड़ता है। इन तत्वों के लिए भौतिकी की स्थापना करते समय हमने जिन मुख्य कठिनाइयों का सामना किया, उनमें से एक तथ्य यह है कि जिन हड्डियों से वे जुड़े हुए हैं, वे चरित्र के कंकाल के पदानुक्रम के अंदर स्थित हैं। चलते समय, वे मूल हड्डियों के परिवर्तन को दोहराते हैं और शारीरिक रूप से यथार्थवादी आवेग प्राप्त नहीं करते हैं।

हड्डियों का पता लगाने वाला

सबसे आसान समाधान एक हड्डी का टुकडा था। स्क्रिप्ट का उपयोग करने वाले सभी उपकरण तत्वों को प्रारंभिक करने के बाद, हम चरित्र के कंकाल के पदानुक्रम से भौतिक रूप से सक्रिय तत्वों की हड्डियों को हटाते हैं और, चरित्र संयुक्त घटक का उपयोग करते हुए, मूल हड्डी के साथ संबंध बनाते हैं।



हालांकि, हमें एफपीएस ड्रॉडाउन से उत्पन्न एक छोटी सी त्रुटि का सामना करना पड़ा: इस मामले में, शारीरिक सिमुलेशन के लिए एक हड्डी विषय, थोड़ी सी देरी के साथ, "कैच अप" हड्डी जिसके साथ संयुक्त जुड़ा हुआ है। एक नियम के रूप में, यह त्रुटि इतनी महत्वहीन है कि इसे उपेक्षित किया जा सकता है। अन्य मामलों के लिए, एक वैकल्पिक समाधान लागू किया गया था।

नकली आवेग

इस समाधान पर विचार करें एक मर्दाना हेलमेट के उदाहरण का उपयोग करते हुए, स्पार्टन शिखा शारीरिक सिमुलेशन के अधीन है। हमने कंघी को 5 भागों में विभाजित किया है, जिनमें से प्रत्येक को अलग-अलग हड्डियों से चमकाया गया था। इन हड्डियों की संयुक्त सेटिंग्स में, वे वांछित अक्ष के साथ रोटेशन पर सीमा निर्धारित करते हैं और ट्विस्ट लिमिट स्प्रिंग पैरामीटर सेट करते हैं, जो वसंत प्रभाव के लिए जिम्मेदार है।



शारीरिक रूप से यथार्थवादी सिमुलेशन के लिए, शिखा की हड्डियों को चरित्र पदानुक्रम से बाहर ले जाया गया था, हालांकि, एफपीएस ड्रॉडाउन के मामले में, उदाहरण के लिए, एक कमजोर डिवाइस पर, "हड्डियों को पकड़ने" के कारण मेष बदसूरत फैला।



इसलिए, हमने चरित्र पदानुक्रम के अंदर शिखा की हड्डियों को छोड़ने का फैसला किया, और उनकी गतिशीलता को बढ़ाने के लिए उन्हें एक नकली आवेग दिया। ऐसा करने के लिए, हमें आवेग को लागू करने के क्षण को निर्धारित करने के लिए प्रत्येक एनीमेशन (लड़ाकू रुख को छोड़कर) की आवश्यकता है, साथ ही साथ इसकी दिशा भी।

वर्तमान एनीमेशन में कोई भी फ़्रेम की संख्या को पढ़ सकता है, फिर इस मान से 15-20 फ़्रेमों को घटा सकता है और प्राप्त अंतर के बाद आवेग लागू कर सकता है। हालाँकि, हम पल्स के क्षण को निर्बाध एनीमेशन अंतराल के अंत से जोड़कर अनावश्यक अंकगणित से बचने में कामयाब रहे।

प्रत्येक एनीमेशन (फिर, मुकाबला रुख को छोड़कर) में पूर्व-कॉन्फ़िगर अवधि होती है, जिसके दौरान खिलाड़ी इसे बाधित नहीं कर सकता है। इस अवधि के बाद या प्रभाव प्राप्त करने के समय, निर्बाध अंतराल अपनी कार्रवाई को समाप्त कर देता है, और इस समय हमारे आवेग को ट्रिगर किया जाता है। सभी की जरूरत थी कि कई एनिमेशन के लिए अपवादों को कॉन्फ़िगर करना था।



इस प्रकार, आवेग प्रत्येक एनीमेशन के अंत से पहले कई फ़्रेमों को चालू करता है, जैसा कि हमें आवश्यक था। पल्स इनिशियलाइज़ेशन के क्षण में, हम उन निर्देशांकों को पढ़ते हैं जिसमें हड्डी पिछले और वर्तमान फ्रेम में होती है, जिससे इसकी गति वेक्टर प्राप्त होती है। इस अक्ष पर हमारे आवेग को लागू किया जाता है।

उपकरण आइटम

अनुकूलन करने के लिए, हम वर्णों के उपकरणों के विभिन्न तत्वों के लिए भौतिकी का अनुकरण करते समय कोलाडर का उपयोग यथासंभव कम करने की कोशिश करते हैं। ज्यादातर मामलों में, हम हड्डियों के संयुक्त सेटिंग्स में कुल्हाड़ियों के साथ केवल प्रतिबंधों को जोड़कर ऐसा करने का प्रबंधन करते हैं जिसके लिए अनुकरण किया जाता है।



कुछ मामलों में (उदाहरण के लिए, धातु प्लेटों के साथ) कोलाइडर का उपयोग अपरिहार्य है। हालांकि, मुख्य बोझ को कोलर्स की बहुत उपस्थिति नहीं है, लेकिन उनकी टक्करों की गणना। प्रोजेक्ट सेटिंग्स में लेयर कोलिशन मैट्रिक्स को ठीक करने से इस लोड को कम करने में मदद मिलती है। ऐसे तत्वों के लिए, हम दो अलग-अलग परतों का उपयोग करते हैं, जो केवल आपस में टकराते हैं, इस प्रकार अन्य परतों (हथियार, फर्श, दीवार, आदि) के टकराने वाले के साथ टकराव के गलत अनुमान से बचते हैं।

शारीरिक क्लोन

शैडो फाइट 3 में कई तरह के हथियार हैं जिनके लिए हमला करने वाले एनिमेशन के बाहर शारीरिक सिमुलेशन का उपयोग किया जाता है। फिलहाल, यह एक चेन, कुसरीगामा, ननचक्कू और फ्लेल पर एक चाकू है। ऊपर वर्णित कारणों के लिए, हमने हमला करने वाले एनिमेशन के बाहर चरित्र पदानुक्रम से हथियार की हड्डियों को हटाने और शारीरिक सिमुलेशन की आवश्यकता नहीं होने पर इसे वापस करने का फैसला किया। हड्डियों के रिगिडोबो घटक में इसनेमेटिक पैरामीटर में हेरफेर करके, स्थिति के आधार पर, हम भौतिक विज्ञान को चालू और बंद कर देते हैं।

हालांकि, जब कुसरिगामा और श्रृंखला पर एक चाकू का उपयोग किया गया, तो हमने कमजोर उपकरणों पर बढ़े हुए भार का सामना किया और एक एफपीएस ड्रॉडाउन प्राप्त किया। समस्या ठीक तब पैदा हुई जब हड्डियां चरित्र के पदानुक्रम में वापस आ गईं और उनके लिए भौतिक सिमुलेशन बंद हो गया। यह इस तथ्य के कारण है कि कंकाल पदानुक्रम में माता-पिता की हड्डी को बदलने से प्रत्येक बेटी की हड्डी के लिए भौतिकी इंजन पर दबाव पड़ता है, जिस पर एक रिगिडबॉडी घटक होता है, भले ही किनेमेटिक पैरामीटर सक्रिय हो। और पदानुक्रम जितना लंबा होगा, भार उतना ही अधिक होगा।



इसका समाधान शारीरिक क्लोन बनाना था। एक श्रृंखला पर चाकू के उदाहरण के साथ इस पर विचार करें।

युद्ध लोडिंग के दौरान, 2 कंकाल उसके लिए आरंभीकृत किए गए हैं: मुख्य एक, जो कि चरित्र की पदानुक्रम के अंदर स्थित है, और उसका भौतिक क्लोन है। मुख्य कंकाल की हड्डियों में कोई रिगिडोबो घटक नहीं है, केवल एनीमेशन ट्रैक उनके परिवर्तन को प्रभावित करते हैं। दूसरे की हड्डियों में ट्यून किए गए कनेक्शन (जोड़) और सक्रिय पैरामीटर के साथ एक रिगिडोबो घटक है जो किनेमेटिक है।

जबकि मुख्य कंकाल की हड्डियों का रूपांतरण एनीमेशन ट्रैक से प्रभावित होता है, उदाहरण के लिए, एक हिट के दौरान, भौतिक क्लोन की हड्डियों के रिगिडोब घटक में काइनेमैटिक पैरामीटर सक्रिय रहता है। हड्डियां रूपांतरित नहीं होती हैं और शारीरिक सिमुलेशन के अधीन नहीं हैं। एनीमेशन के अंतिम फ्रेम के दौरान, दो कंकालों की हड्डी के रूपांतरण को सिंक्रनाइज़ किया जाता है। एक भौतिक क्लोन मुख्य कंकाल की हड्डियों की स्थिति और रोटेशन को पढ़ता है और इसके सटीक समान मापदंडों को सेट करता है। तब काइनेमैटिक को निष्क्रिय कर दिया जाता है, और शारीरिक क्लोन की हड्डियों का अनुकरण किया जाता है। इसके अलावा, अगले हमलावर एनीमेशन की शुरुआत तक, पहले से ही मुख्य कंकाल, प्रत्येक फ्रेम भौतिक क्लोन की हड्डियों के परिवर्तनों को पढ़ता है, जो उस समय भौतिकी में चलते हैं, और इन मापदंडों को उनकी हड्डियों में सेट करते हैं। इस दृष्टिकोण ने भौतिकी इंजन पर लोड को काफी कम कर दिया है और कमजोर उपकरणों पर बेहतर प्रदर्शन किया है।

ऊतक सिमुलेशन

मोबाइल उपकरणों के प्रदर्शन के हिस्से के रूप में ऊतक सिमुलेशन की स्थापना करते समय, मुख्य सीमा कोलेरिड्स के साथ ऊतक टकराव का उपयोग है। एक सस्ता विकल्प कपड़े की कमी के लिए ठीक सतह पेनेट्रेशन है । चूंकि हमारे खेल में बहुत सारे एनिमेशन और विभिन्न प्रकार के चरित्र हैं, इसलिए सबसे खतरनाक लोगों की एक सूची तैयार की गई थी, जिस पर शरीर के अन्य हिस्सों में प्रवेश के लिए सभी ऊतकों की जाँच की गई थी।



हमने हथियारों पर और बॉस शैडो माइंड के सिर पर एफएक्स लौ प्रभाव बनाने के लिए एक ऊतक सिमुलेशन का उपयोग किया। इन तत्वों के लिए क्लॉथ सेटिंग्स में, हमने गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को बंद कर दिया और वाई अक्ष के साथ त्वरण मानों को सेट किया: स्थिर, ताकि फड़फड़ाहट प्रभाव के लिए, लौ ऊपर और बेतरतीब ढंग से आगे बढ़े। ताकि जब वहां जा रहे हैं तो ज्यामिति का तेज विरूपण नहीं होगा, हमने प्रतिरोध ( डंपिंग ) के बढ़ते मूल्य को निर्धारित किया। इस प्रकार, हमें प्रदर्शन लौ प्रभाव के मामले में काफी यथार्थवादी और सस्ता मिला।

सिंक्रोनस PvP के लिए नियतात्मक भौतिकी

मृत्यु के समय और कुछ स्थितियों में, जब शैडो फाइट 3 में पात्रों के लिए हिट किया जाता है, तो भौतिकी का एक सिमुलेशन सक्रिय होता है। लंबे समय तक, यूनिटी स्टॉक सॉलिड-स्टेट फिजिक्स का उपयोग इसके लिए किया गया था। हालांकि, जब परियोजना में सिंक्रोनस पीवीपी की शुरुआत की गई, तो इसे अपने स्वयं के विकास के पक्ष में छोड़ दिया गया।

सिंक्रोनस पीवीपी का मतलब दो क्लाइंट्स पर गेम के एक ही सिमुलेशन से है। एनीमेशन के साथ कोई समस्या नहीं है, क्योंकि सब कुछ पहले से गणना की गई थी, जबकि भौतिकी के साथ कुछ समस्याएं उत्पन्न होती हैं।

तथ्य यह है कि फ़्लोटिंग पॉइंट गणनाएँ, जो कि एकता में भौतिकी के अंदर उपयोग की जाती हैं, विभिन्न निर्माताओं से प्रोसेसर पर अलग-अलग काम करती हैं। इस संबंध में, खेल के दौरान, पात्रों की स्थिति में त्रुटियां जमा होती हैं - एक ग्राहक पर चरित्र दूसरे से अलग स्थित होता है। और अगर भौतिकी के बाहर इस विसंगति को आसानी से समय-समय पर एक क्लाइंट से संकेतकों के आधार पर स्थिति को सिंक्रनाइज़ करके ठीक किया जा सकता है, तो भौतिकी के आरंभ के समय, स्थिति की शुरुआती त्रुटि के कारण, भौतिक सिमुलेशन दो ग्राहकों के लिए अलग-अलग विकसित होता है।

नतीजतन, चरित्र विभिन्न स्थानों और विभिन्न पदों में महत्वपूर्ण है। इस तरह की विसंगति के बाद, जल्दी या बाद में एक स्थिति पैदा होगी जिसमें हमलों को एक ग्राहक पर दर्ज किया जाएगा और दूसरे पर नहीं।

सबसे सरल, पहली नज़र में, समाधान एक ग्राहक पर चरित्र की स्थिति को लेना और एक भौतिक सिमुलेशन के दौरान उन्हें सिंक्रनाइज़ करते समय इसे दूसरे में स्थानांतरित करना है। लेकिन चरित्र का रिग्डोल हड्डियों की एक लंबी पदानुक्रम है जिसमें बड़ी संख्या में अलग-अलग स्वतंत्र ठोस (अंग, सिर) होते हैं, जिसकी स्थिति के सही सिंक्रनाइज़ेशन के लिए आपको कम समय में बड़ी मात्रा में डेटा ट्रांसफर करने की आवश्यकता होती है। यह विकल्प बहुत "महंगा" निकला, इसलिए हमने अपनी खुद की भौतिकी लिखने का फैसला किया, जो कि नियतात्मक होगा। ताकि हम यह सुनिश्चित कर सकें कि किसी भी ग्राहक के चरित्रों की भौतिक अवस्थाएँ मेल खाती हैं, इस बात की परवाह किए बिना कि किस प्रोसेसर पर गणना की जाती है।



तो हमारा क्या राज है? शरीर में नोड्स होते हैं, जो भौतिक बिंदु होते हैं। उनके पास कोई अभिविन्यास नहीं है, लेकिन एक स्थिति और द्रव्यमान है, और उनके बीच समायोज्य कठोरता के कनेक्शन का एहसास होता है। इस तरह के नोड्स का एक समूह चरित्र के कंकाल के अंदर प्रत्येक हड्डी से जुड़ा होता है। यह वास्तुकला जोड़ों में आंतरिक टकराव और सीमाओं की अनुपस्थिति का अर्थ है, और नोड स्तर पर बाहरी टकराव और घर्षण को लागू किया जाता है। जब नोड्स अंतरिक्ष में चले जाते हैं, तो गुरुत्वाकर्षण, बाहरी बलों और जड़ता को ध्यान में रखा जाता है।

नोड्स के बीच दो प्रकार के कनेक्शन हैं: कठोर पसलियों (नीला) और लोचदार मांसपेशियों (लाल)। पसलियां हड्डियों की भूमिका निभाती हैं, नोड्स को एक दूसरे से एक निश्चित दूरी पर होने के लिए मजबूर करती हैं और उन्हें अलग-अलग दिशाओं में बिखरने से रोकती हैं। किसी भी प्रारंभिक स्थिति से मांसपेशियां नोड्स से एक निश्चित मुद्रा बनाती हैं, उन्हें एक साथ खींचती हैं यदि उनके बीच की दूरी लक्ष्य मान से अधिक है, और कम होने पर उन्हें धक्का दे।



"हुड के नीचे" पर एक नज़र डालें और देखें कि यह कैसे काम करता है। सबसे पहले, हम नोड्स को स्वतंत्र रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देते हैं, फिर पुनरावृत्तियों को लिंक को समायोजित करते हैं ताकि वे अपने लक्ष्य विशेषताओं से उबरें। मांसपेशियों के समायोजन के एक पुनरावृत्ति के लिए, रिब समायोजन के दो पुनरावृत्तियों आवश्यक हैं। पसलियों को अधिक कठोर बनाने से, हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि मांसपेशियों को नोड्स के संपर्क में आने के बाद रिब कनेक्शन नहीं टूटेगा।



नतीजतन, मजबूत नोड्स मुक्त आंदोलन के चरण में स्थानांतरित करने का प्रबंधन करते हैं, पसलियों और मांसपेशियों को बहाल करने के लिए अधिक कम्प्यूटेशनल लागत का निवेश किया जाना चाहिए। इन लागतों और संरचनात्मक व्यवधान के जोखिम को कम करने के लिए, हमने पुनरावृत्ति प्रक्रिया को कई चरणों में तोड़ने का निर्णय लिया। यही है, एक फ्रेम में कई बार नोड्स की मुक्त गति और उनका सुधार होता है। एक चरण में, नोड्स बहुत कम स्थानांतरित करने का प्रबंधन करते हैं, और उन्हें समायोजित करना बहुत आसान हो जाता है। इस प्रकार, हम गंभीरता से पसलियों और मांसपेशियों को समायोजित करने के लिए आवश्यक पुनरावृत्तियों की संख्या पर बचत करते हैं।



मांसपेशियों की लंबाई का सेट लक्ष्य मुद्रा को निर्धारित करता है, जिसे चरित्र एक भौतिक सिमुलेशन में संक्रमण के बाद किसी भी स्थिति से चाहता है। बहुत अधिक परिवर्तन और संरचनात्मक व्यवधानों से बचने के लिए, हमने प्रक्षेप पॉज़ जोड़ा है। भौतिकी में प्रवेश करने के क्षण में, हम चरित्र के वर्तमान मुद्रा को लेते हैं और इसे लक्ष्य बनाते हैं, और फिर पचास फ़्रेमों के लिए हम इसे एक चिकनी संक्रमण प्राप्त करते हुए, पूर्व-निर्धारित लक्ष्य मुद्रा में प्रक्षेपित करते हैं।



हमारी भौतिकी का उपयोग करते समय हमने जो मुख्य समस्या का सामना किया, वह है, मुख्य रूप से हथियारों का आवधिक मोड़। यह इस तथ्य के कारण है कि भौतिकी में संक्रमण के समय, चरित्र लक्ष्य से बहुत दूर की स्थिति में हो सकता है, जिससे उसकी मांसपेशियां कस जाती हैं। कम से कम, और भविष्य में, ऐसी स्थितियों से पूरी तरह से बचें, कई उपायों को लागू किया गया था। सबसे पहले, हम कई टारगेट पोज़ सेट करते हैं, जिनसे मांसपेशियाँ नोड्स को कस सकती हैं। जिस समय हम भौतिकी में प्रवेश करते हैं, हम वर्तमान मुद्रा को लेते हैं, पहले से निर्धारित लक्ष्य में से कौन इसे सबसे नजदीक से देखता है और नोड्स को कसता है।



प्रारंभ में, जब भौतिकी में जाते हैं, तो मांसपेशियों को कठोरता से धकेल दिया जाता है, जिससे उन्हें वांछित स्थिति में लाया जाता है। अक्सर इस प्रतिकर्षण के तीखेपन ने इस तथ्य को भी जन्म दिया कि चरम सीमा दृढ़ता से मुड़ गई थी। हमने मांसपेशियों की ताकत में एक चिकनी वृद्धि जोड़ दी, जिससे स्थिति में काफी सुधार हुआ। भौतिकी सिमुलेशन की शुरुआत के बाद पहले दो फ्रेम के दौरान, मांसपेशियों की ताकत उनके लिए एक आवेग को लागू करने के बाद नोड्स को स्थिर करने के लिए अधिकतम रहती है। फिर मांसपेशियां शिथिल हो जाती हैं, उनकी ताकत 55% हो जाती है, और फिर 120 से अधिक फ्रेम धीरे-धीरे 100% तक बढ़ जाते हैं।



अंतिम चरण दो स्थिर नोड्स का जोड़ था: छाती के स्तर पर सामने और पैरों के स्तर पर पीछे। इन नोड्स में क्रमशः छाती और श्रोणि के निश्चित नोड्स के साथ रिब कनेक्शन होते हैं, और अस्थिर नोड्स मांसपेशियों के साथ कसते हैं। स्थिर नोड्स का द्रव्यमान कम होता है और अन्य नोड्स के विपरीत, फर्श के साथ टकराव नहीं होता है।



नीचे दिए गए gif में, आप परिणाम देखते हैं: पूर्णांक गणनाओं पर निर्मित एक पूरी तरह से निर्धारक भौतिकी मिली है, जो हमारे द्वारा समर्थन करने वाले सबसे कमजोर उपकरणों पर भी 60 एफपीएस पर स्थिर रूप से काम करती है।

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