La morte è la cosa peggiore. Non importa se è successo nella vita reale o su una cartuccia Nintendo. Nel gioco, questo di solito significa terminare un round di combattimento, fallire un livello o perdere i progressi non salvati. Ma nei giochi più vecchi, il fallimento non era solo una penalità di gioco. È visivamente deludente.
I personaggi non si fermano semplicemente. Si muovono goffamente dalla posizione in piedi alla posizione sdraiata. A volte è diviso in pixel. In alcuni casi, potrebbe scomparire completamente. Ciò è accaduto perché i primi sviluppatori si affidavano all’animazione dei fotogrammi chiave. Ciascuna funzione è un ciclo preprogrammato. Salta, lascia cadere, atterra, ripeti. La stessa animazione viene ripetuta ogni volta, indipendentemente dal contesto. Questi vicoli ciechi sembrano opprimenti. Rompono l’inclusione. Fanno sembrare il mondo piatto.
Andiamo avanti velocemente fino ad oggi. La morte digitale è cambiata. Si attendono ora i commenti di Gore. Le mie ossa erano rotte. Galloni di sangue. Ma anche il realismo del corpo è cambiato radicalmente. L’ingrediente segreto è Ragdoll Physics.
Cos’è la fisica dei ragdoll?
La fisica Ragdoll è un tipo di animazione procedurale. Invece di riprodurre clip pre-salvate, il gioco calcola come dovrebbe muoversi il tuo corpo in base al motore fisico. I risultati sembrano persone. A volte è molto accurato. Altre volte è divertente. Debolezza agli arti. Il corpo è contorto. Mi sento come una bambola di pezza con troppa tequila.
Se integrato con attenzione dagli sviluppatori, l’effetto può essere sottile ma potente. Aggiungi realtà alle scene caotiche. Considera uno sparatutto in prima persona. Spara al nemico con il fucile. Le vittime non mostrano l’animazione della “morte”. Il motore reagisce agli urti.
Spalle scolpite? Inarca la parte superiore del corpo all’indietro per assorbire la forza.
Ti ha dato un pugno nello stomaco? Il ruolo raddoppia. Poi cade in avanti.
Ogni morte è unica. Tutte le reazioni sono calcolate in tempo reale.
Questo è più di un semplice stile visivo. Questa è una matematica complicata. I programmatori perfezionano costantemente gli algoritmi per far sì che gli oggetti virtuali si comportino come oggetti simulati. L’obiettivo non è solo sembrare autentico. Si tratta di un senso di autenticità.
Motore di animazione
Questo cambiamento si basa su un potente motore di gioco dietro le quinte. Questi sistemi possono sopportare sollevamenti pesanti. Gestiscono i conflitti. Simula la gravità. Rallentano. Senza questi, l’effetto ragdoll appare come un poligono problematico. Fornisce invece uno strato di interattività che l’animazione statica non può fornire.
Passare dai fotogrammi chiave alle risposte del processo cambia il modo in cui sperimentiamo il fallimento. Questo non è più solo un gioco sullo schermo. Questo è un risultato fisico. Se ti fermi un attimo in mezzo al caos, ti rendi conto della gravità della violenza.
Gli sviluppatori inseguono i fantasmi della realtà da anni. Hanno incorporato gravità, velocità e slancio nel codice per controllare qualsiasi cosa, dalle piste ai salti sulla piattaforma. Senza queste regole invisibili, il gioco manca di struttura. È solo un poligono mobile.
Le morti dei personaggi erano precedentemente statiche. impatto. È sempre la stessa animazione. Originale ma pratico. Da allora l’hardware è stato migliorato. La GPU dedicata riduce il carico di lavoro della CPU. La grafica diventa più chiara. Aggiungi profondità al gioco. E la Death Animation finalmente si è svegliata.
Rivoluzione anti-shock
Giochi come Halo e Max Payne iniziarono a presentare corpi scossi dalla balistica. Non è una clip pre-renderizzata. Reagisci in tempo reale. Rockstar Games ha esplorato questo aspetto con Grand Theft Auto. Luce naturale. Il corpo umano si muove con sorprendente precisione. Qual è il segreto? Fisica Ragdoll.
Invece di costruire cicli già pronti, i programmatori hanno creato personaggi che reagivano a muri, bombe e proiettili in tempo reale. Non è perfetto. Ma è credibile. I giochi non sono mai stati così reali.
Hitman: Codename 47 è stato uno dei primi ad adottarlo. Abbatti il nemico. Trascina la cornice mobile morbida. rubare le uniformi. Il proiettile colpì con una forza esagerata. La fisica non è ancora del tutto convincente. Ma l’illusione resta. I giocatori hanno notato la differenza.
Livello inferiore: integrazione Verlet
Hitman si affida all’integrazione Verlet. Questo è un algoritmo che applica le leggi del movimento di Newton all’animazione al computer. Pensa allo scheletro come a punti collegati da regole. Semplice. Efficace. Utilizza meno tempo della CPU rispetto alle simulazioni complesse. L’efficienza è importante. Vedrai più nemici sullo schermo senza che il frame rate diminuisca.
Tuttavia, le prime bambole di pezza avevano i loro limiti. Hanno floppato troppo. O non abbastanza.
Ragdoll ibrido: punto a metà strada
La fisica del Ragdoll ibrido combina la simulazione in tempo reale con animazioni predefinite. Jurassic Park: Trespasser lo ha usato. I personaggi non semplicemente cadono a pezzi; si sono scontrati. Si sono piegati. Si muovono più degli esseri viventi.
Tuttavia, il cervello ha notato dei problemi. Gli arti si contorcevano in modo innaturale. L’interazione sembra un po’ strana. Molto meglio. Ma non è abbastanza naturale.
Animazione procedurale: Frontiere Attuali
L’animazione procedurale è l’ultimo passaggio. Nessuna clip predeterminata. Tutto nel gioco reagisce sempre alla fisica. Le animazioni della morte ne sono solo una parte. Ogni azione, ogni collisione, ogni interazione con l’ambiente avviene in tempo reale. È più convincente. È più coinvolgente.
Il passaggio dal ritaglio statico alla reattività dinamica cambia il modo in cui i giocatori sperimentano i mondi virtuali. Non si tratta solo di apparire autentici. Si tratta di sentirsi reali. Quando il personaggio reagisce al colpo, il giocatore crede nel risultato. Questa convinzione ha cambiato tutto.
Il gioco non è ancora perfetto. Clip per arti. Rottura fisica. Tuttavia, il divario si sta riducendo. Ci stiamo avvicinando ad un mondo in cui ogni movimento ha un peso fisico. La morte non è un filmato. Questo è il risultato.
Cambia il modo in cui giochiamo.
Come la fisica #ragdoll trasforma la morte del gioco in un caos esilarante
Se il palco è un motore fisico, i personaggi animati sono solo marionette. La fisica del Ragdoll sembra realistica perché il personaggio è costituito da parti rigide collegate tra loro in un sistema simile a uno scheletro del mondo reale. Quando vengono danneggiati, i corpi cadono, penzolano e rimbalzano sullo schermo.
La matematica e la fisica sono estremamente sofisticate e anche oggi la potenza della CPU e gli algoritmi di elaborazione devono ancora trovare un modo per imitare perfettamente una forma umanoide che collassa. Il risultato è spesso esilarante, con gli arti articolati dei personaggi che si contorcono e rimbalzano in tutti i modi irrealistici e ridicoli, come una bambola di pezza che rotola giù da una rampa di scale. Molti dei giochi online di oggi, come Happy Wheels, sfruttano questo effetto e essenzialmente forniscono manichini per crash test per torturare e lanciarsi in tutti i tipi di scenari sciocchi e bizzarri.
Molti giochi semplici e moderni utilizzano la fisica ragdoll per rendere l’azione sullo schermo meno violenta e più divertente e da cartone animato. Tuttavia, nei giochi moderni, gli elementi di divertimento e intrattenimento mettono in ombra la sofisticatezza della fisica.
Motore Euphoria e reazioni in tempo reale
Uno dei motori di animazione più sofisticati si chiama Euphoria creato da NaturalMotion. Euphoria è utilizzata in giochi molto popolari come Star Wars: Il Potere della Forza, Red Dead Redemption e Grand Theft Auto 4.
NaturalMotion afferma che Euphoria può simulare i movimenti del corpo di qualsiasi parte di qualsiasi scena in tempo reale, compresi i muscoli e il sistema motorio del personaggio. Ad esempio, un personaggio può essere spaventato dal suono di un’esplosione di mitragliatrice o cercare di arrestare la caduta quando cade da un veicolo in movimento. In definitiva, questi tipi di giochi offrono un’esperienza di gioco più coinvolgente.
La fisica Ragdoll che consente ai personaggi di floppare realisticamente quando vengono sconfitti, la spina dorsale dell’animazione di gioco moderna è l’animazione scheletrica. Questo misterioso motore fa sembrare il tuo avatar digitale una persona vivente, non un ritaglio di cartone scorrevole.
Fondamentalmente il sistema si basa su due diversi livelli. Il primo è la maglia. Pelle, armatura e vestiti sono visibili al giocatore. L’altro è il rig o lo scheletro. Questa struttura di base rigida sostiene la rete e ne determina il movimento. Pensatelo come un corpo articolato, ovvero un insieme di parti rigide collegate da giunti.
Il programmatore non si limita a lasciare ruotare liberamente questi giunti. Stabiliscono limiti e restrizioni rigorosi. Una testa non può ruotare la testa di 360 gradi o infilarla sotto il mento. Il polso può oscillare e ruotare, ma solo in un certo range di movimento che imita l’anatomia umana. Se l’angolo supera il limite programmato, il movimento si arresta. Ciò impedisce strane distorsioni che interrompono l’esperienza coinvolgente.
Riutilizzare lo scheletro digitale
Una volta che lo sviluppatore ha creato la struttura scheletrica per un personaggio, non è necessario che il personaggio successivo sia costruito da zero. Puoi utilizzare la stessa base per più personaggi. Possono essere effettivamente posizionati nel mondo virtuale semplicemente modificando l’aspetto della superficie, ovvero cambiando la mesh per arricchire razze, classi o tipi di nemici diversi.
Questa efficienza deriva dal fatto che l’animazione scheletrica si basa su catene cinematiche o alberi. Questa è una struttura gerarchica. Le parti sono collegate. Quando il femore si muove, la parte inferiore della gamba lo segue. Questo movimento si ripercuote lungo la catena.
Programmare tale relazione di causa-effetto in un ambiente digitale è difficile. Gli sviluppatori utilizzano spesso l’algoritmo Featherstone, che prende il nome dall’esperto di dinamica del corpo articolato Roy Featherstone. Questo metodo aiuta a calcolare come le forze vengono trasmesse attraverso gli arti collegati.
La matematica dietro il movimento
Rendere credibile un personaggio richiede un pesante carico di dati. Il programmatore deve tenere conto della geometria di ciascuna parte del corpo e della sua posizione relativa nello spazio 3D. Definiscono restrizioni e regole per giunti e connettività e allo stesso tempo calcolano anche l’inerzia spaziale.
Tutti questi elementi sono descritti utilizzando algoritmi matematici e motori fisici. Gli animatori utilizzano software come CAD per costruire questi personaggi geometrici giunto per giunto. Costruiscono letteralmente un essere digitale dall’interno verso l’esterno. Solo allora quell’essere potrà essere inserito nell’ambiente digitale.
Indipendentemente da chi li realizza, la fisica guida i videogiochi moderni. Non importa se la fisica è scientificamente accurata o semplicemente abbastanza divertente da farti ridere. Il punto è che la fisica rende il gioco più avvincente. Con budget più grandi e hardware più potente, si prevede che i motori fisici diventeranno più complessi, eleganti e disordinati.
