Sećate se onih lekcija iz matematike i fizike nakon kojih ste se, često naglas, pitali: „Šta će mi ovo u životu?” Svi se sećamo. Većina nas je ipak kasnije shvatila da ove nauke nalaze primenu u mnogim vrlo konkretnim poljima kao što su ekonomija i biznis, računarstvo i informatika, ali i muzika i slikarstvo.
Te primene nikako nisu retkost, ali se najčešće nalaze „ispod haube” i zato nam promiču. To je slučaj i u gejmingu. Svesni smo da su matematičke i fizičke metode potrebne za simulaciju realnih fenomena koje vidimo u svakoj igri (npr. kretanje objekata), ali ne razmišljamo i ne razgovaramo o njima toliko često kao o razvoju igara ili dizajnu.
Da bismo bacili svetlo na ovaj segment razvoja video-igara, zamolili smo dr Đorđa Đurđevića, softverskog inženjera i eksperta iz oblasti računarske grafike iz Nordeusa da se osvrne na neke od primera zakonitosti iz fizike i matematike koje utiču na doživljaj igrača.
Realistično ponašanje objekata u 3D igrama bitno utiče na subjektivan doživljaj igre od strane igrača. Igrač ima određena očekivanja u skladu sa svojim znanjem i iskustvom. Kod igara koje imaju za cilj da oponašaju realan svet, svako odstupanje od očekivanog narušava doživljaj i dovodi do negativnog raspoloženja igrača.
Fizika koja opisuje realistično ponašanje najčešće nije jednostavna, pa je privlačna ideja da se ponašanje opiše približno, ponekad čak i pogrešno, ako se zaključi da je to dovoljno dobro u datoj primeni. Ipak, iskustvo govori da nakon brzog i ohrabrujućeg uspeha sa pogrešnim modelom sledi porast apetita (u smislu toga šta bi sve još moglo da se napravi) praćen velikim nizom problema upravo zbog pogrešnog modela.
FIFA i PES
Kod sportskih igara, veoma je važno realno oponašati kretanje opreme. Ako za primer uzmemo fudbal znamo da igrač očekuje da u igri vidi loptu koja se kotrlja, odbija, leti kroz vazduh po lučnoj putanji, itd. Ovo su problemi koje je bilo potrebno rešiti u igrama poput FIFA ili PES.
Osnovna sila koja svakako deluje na loptu jeste sila Zemljine teže. Za odbijanje lopte neophodno je raspolagati geometrijskim modelom terena, stativa i lopte. Potrebno je odrediti mesto kontakta i izračunati način na koji će se lopta odbiti, a važno je modelovati i elastičnost lopte. Kotrljanje lopte je posledica šutiranja lopte, ali i trenja o podlogu. Posebna pažnja se posvećuje i modelovanju prenošenja energije translatornog kretanja u energiju rotacionog kretanja. U zavisnosti od vrste podloge (trava, vlažna trava, parket, beton), lopta se drugačije ponaša. Brzina kojom duva vetar može značajno da utiče na kretanje lopte.
Vešti fudbaleri prilikom šuta mogu lopti da saopšte rotacionu brzinu koja dovodi do toga da ona menja pravac svog kretanja. Tako šutnute lopte na početku svog leta naizgled ne idu ka golu, ali tokom leta menjaju pravac i na kraju završe u mreži gola. U fizici je ova pojava poznata pod imenom Magnusov efekat. Tehnički još zahtevniji šut može da dovede do toga da lopta ima nepravilnu putanju u svom letu ka golu (eng. knuckleball). Tokom leta, kretanje vazduha oko takve lopte je turbulentno, što na nepredvidiv način deluje smicajućom silom na loptu i dovodi do njenog nepredvidivog kretanja.
Dr Boban Stojanović, profesor kragujevačkog Prirodno-matematičkog fakulteta i jedan od predavača na Master 4.0 programu posvećenom gejmingu, od onih je koji studentima pokušavaju da pokažu koja je primena ovih nauka u praksi. Zato će u utorak u 18 časova na Zoom vebinaru Master 4.0 Sneak preview govoriti na temu fizike i matematike u računarskim igrama.
Flight Simulator
Na prethodnom primeru fudbala pomenut je uticaj atmosfere na kretanje lopte. Modeliranje atmosfere i njenog uticaja na kretanje je značajno složenije kada se razmatra kretanje letelica.
Igra poput Flight Simulator kompanije Microsoft u svakom trenutku mora da reši veliki broj jednačina kako bi dočarala realno kretanje letelica. Mora da se uzme u obzir atmosferski pritisak, temperatura vazduha, vertikalna strujanja (silazne i uzlazne vazdušne struje), bočna strujanja, profil letelice, težina letelice, dinamička promena centra mase letelice (usled potrošnje goriva), otpor vazduha, površina krila, položaj zakrilaca, naprezanje materijala, itd. U cilju realnog dočaravanja radarskog praćenja letelica mora da se uzme u obzir izgled terena, razdaljina, slabljenje signala, atmosferske smetnje, itd.
Doom
Čak i igre koje ne pretenduju na visok stepen realnosti, u cilju pružanja visokog stepena zabave, imaju veliku potrebu za rešavanjem problema u domenu fizike. Na primer, igra Doom mora da kontroliše veliki broj aktera i upravlja njihovom interakcijom (sudarima) u složenom okruženju koje se sastoji od hodnika, prolaza, pećina, stepenica, itd. Pored aktera, u svakom trenutku igra mora da kontroliše veliki broj projektila i proverava kako oni utiču na aktere i okruženje. Većinu aktera kontroliše računar (tzv. veštačka inteligencija) tako što za svakog aktera u svakom trenutku određuje veći broj opcija (da li treba bežati ili boriti se, da li se treba sakriti, itd) od kojih na kraju bira i primenjuje jednu.
