ragdoll物理学的工作方式

几十年来，视频游戏制造商一直在尝试重新创建现实世界的物理。他们使用模拟物理引擎建立原则重力，速度，碰撞检测和动力，会影响您的赛车，飞机甚至马里奥（Mario），他跳过黑社会。没有这些元素，游戏玩法就没有任何真正意义的规则或界限。

角色死亡也是如此。有了原始游戏，角色总是死于完全相同的预先录制的静态动画。在更简单的时期，那很好，花花公子，但是改进的硬件为更好的全方位图形性能提供了空间。投入的图形加工卡从CPU中承担了一些负担，允许更复杂的游戏玩法，并且您猜到了更好的死亡动画。

诸如“ Halo”系列和“ Max Payne”之类的游戏具有逼真的动作，因为身体被子弹震动。Rockstar Games以其“ Grand Theft Auto”系列的名字命名，充满了自然的照明效果和人类运动，其准确性几乎令人震惊。在一定程度上要感谢Ragdoll Physics，而不是罐头图形，而是制作角色，这些角色可以实时响应其他屏幕上的元素，从墙壁到炸弹再到子弹。

“杀手：代号47”是最早采用Ragdoll Physics的游戏之一。无能为力后，您可以将毫无生气的身体拖动并偷走衣服作为伪装。子弹用荒谬的力量猛撞了身体。这些元素并不令人信服，但它们增加了游戏玩法中缺少的新的可信度。

“杀手”verlet集成，一种用于将牛顿运动方程式结合到计算机动画等应用中的算法。动画骨架的每个部分都定义为将一些基本规则作为指南连接到其他点的点。该算法的比较简单性意味着与其他技术相比，它使用的CPU处理时间少。

混合Ragdoll物理学将实时物理处理与预制动画相结合，例如“侏罗纪公园：侵入者”。静态动画与环境更现实。动画角色不仅会失败。他们崩溃并弯曲更像实际的人类。但是，仍然有视觉缺陷对人的大脑没有意义。它看起来不够自然。

程序动画是最新，最沉浸式的游戏物理类型。这里没有预定的动画。取而代之的是，所有角色和许多环境都对游戏内物理学的反应不断响应。当然，这适用于死亡动画，但这也使游戏的其他方面也更具说服力。

如果物理引擎是舞台动画字符是木偶。Ragdoll物理学看起来很现实，因为这些字符是由与现实世界骨骼体类似的系统中相互连接的刚性部分组成的。当损坏时，尸体在屏幕上弹跳，响起并弹跳。

发挥作用的数学和物理学非常复杂，即使现在，CPU功率和处理算法也没有找到完美模仿崩溃的人形生物形式的方法。因此，随着角色扭曲和弹跳的四肢以各种不现实和荒谬的方式弹跳，就像拉格多尔（Ragdoll）扑向楼梯一样。许多当前的在线游戏，例如“快乐车轮”，利用了这种效果，从本质上为您提供了折磨和逃避各种愚蠢和奇异的场景的崩溃测试。

许多简单的当代游戏利用ragdoll物理学来做出屏幕动作不太暴力还有更多卡通般的乐趣。然而，娱乐和娱乐因素掩盖了当代游戏中物理学的复杂性。

最精致的动画发动机之一称为由天然变量制成的Euphoria。Euphoria已在一些非常受欢迎的游戏中使用，例如“星球大战：释放的力量”，“红死救赎”和“侠盗猎车手4”。

NaturalMotion拥有欣快感在每个场景的每个场景中实时模拟身体运动，直到角色的肌肉和运动系统。例如，角色可能会因机枪爆炸的声音而吓了一跳，或者在移动车辆上推翻时试图打破跌倒。最后，这些游戏提供了更具吸引力的游戏体验。

Ragdoll Physics只是构建现实动画的一个方面。许多游戏使用骨骼动画提供特征现实。骨骼动画涉及两个主要元素，包括表面或网眼（您可以看到的皮肤或盔甲）和钻机或骨骼（支撑皮肤并使其移动的刚性基础结构）。这是一表达身体 - 与关节相连的刚性零件。

程序员在钻机上建立限制和约束。例如，头部不能旋转360度或转移到胸部区域。手腕可以旋转和挥舞，但只有某些角度，然后它们就会停下来，就像真实的人一样。

建立了游戏的骨骼系统后，开发人员可以将相同的基础用于多个字符，只需更改表面外观即可充实虚拟世界的人群。

与真实的骨架一样，骨骼动画基于运动链或者树木，因此这些作品作为层次结构的一部分移动。简而言之，这只是意味着所有“骨头”都是连接的。例如，当大腿上部的骨头移动时，下腿也是如此。

在数字角色中编程这种动作反应运动是很难的。开发人员使用各种技术来实现这一壮举。一种常见的方式是基于Featherstone的算法，该算法以铰接体算法专家Roy Featherstone的名字命名。

这种动态建模需要大量数据才能使角色看起来可信。程序员需要考虑几何学以及所有身体部位的相对位置。必须为关节和连接性以及空间惯性。

所有这些因素必须用数学算法和物理学来描述。然后，动画师使用类似CAD的软件来构建几何字符，直到他们从字面上构建数字存在为止。然后，可以将其插入数字环境中。

无论是谁制造它们，物理学都是驱动现代视频游戏的原因。这些物理学是真实的还是肠道的，有趣的效果并不像让游戏更愉快地玩的重要性无关紧要。而且，随着预算的越来越大，手上的硬件更强大，您可以期望物理发动机会通过飞跃，界限和子弹孔变得更加复杂和优雅。