GamePhysicsCookbook
1.0.0
หนังสือเล่มนี้เป็นคู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับพีชคณิตเชิงเส้นและเกมตรวจจับการชนกันที่ใช้กันทั่วไป แต่จะกล่าวถึงหัวข้อการแก้ปัญหาการชนกันเพียงสั้นๆ (ฟิสิกส์) หนังสือมีโครงสร้างดังนี้
หัวข้อทั้งหมดที่กล่าวถึงในหนังสือเล่มนี้ใช้เพื่อความก้าวหน้าในการสร้างกลไกทางฟิสิกส์ของร่างกายที่เข้มงวด สามบทสุดท้าย (14, 15 และ 16) ใช้ฟิสิกส์ของอนุภาค ฟิสิกส์ของวัตถุแข็งเกร็ง และฟิสิกส์ของวัตถุอ่อน (ผ้า) ภาคผนวกมีให้ซึ่งครอบคลุมหัวข้อขั้นสูงโดยย่อ แหล่งข้อมูลสำหรับการสำรวจหัวข้อเหล่านี้ รวมถึงแหล่งข้อมูลเพิ่มเติมสำหรับการสำรวจฟิสิกส์ของเกม
ตัวเลขบางส่วนที่สร้างขึ้นสำหรับหนังสือเล่มนี้แปลได้ไม่ดีนักในการพิมพ์ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ฉันได้รวมตัวเลขในหนังสือทั้งหมดไว้ในที่เก็บนี้ และเผยแพร่ตัวเลขออนไลน์ที่: https://github.com/gamephysicscookbook/Figures
สามบทแรกของหนังสือเล่มนี้มีไว้เพื่อสอนพีชคณิตเชิงเส้นพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาเกม ทุกแนวคิดได้รับการอธิบายในบริบททางคณิตศาสตร์ มีการจัดหาซอร์สโค้ดให้กับทุกแนวคิด และยังมีการจัดเตรียมรูปภาพเมื่อสามารถสำรวจบางสิ่งด้วยสายตาได้ ในสามบทแรกจะมีการสร้างโครงสร้างข้อมูลต่อไปนี้:
vec2 )vec3 )mat2 )mat3 )mat4 )เมื่อเป็นไปได้ การดำเนินการเมทริกซ์จะถูกนำไปใช้ในลักษณะทั่วไป ตัวอย่างเช่น มีการจัดเตรียมโค้ดเพื่อคูณเมทริกซ์สองขนาดที่มีขนาดใดก็ได้เข้าด้วยกัน
ทางแยกต่อไปนี้ครอบคลุมอยู่ในหนังสือ:
| จุด | เส้น | เรย์ | ทรงกลม | เอเอบีบี | โอบีบี | เครื่องบิน | สามเหลี่ยม | ฟรัสทัม | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| จุด |  | | | | | | | |  |
| เส้น | | | | | | | | | |
| เรย์ | | | | | | | | | |
| ทรงกลม | | | | | | | | | |
| เอเอบีบี | | | | | | | | | |
| โอบีบี | | | | | | | | | |
| เครื่องบิน | | | | | | | | | |
| สามเหลี่ยม | | | | | | | | | |
| ฟรัสตัม | | | | | | | | | |
บทที่ 14 ครอบคลุมถึงฟิสิกส์ของอนุภาคไร้เดียงสา บทนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเป็นการแนะนำการตั้งค่าวงฟิสิกส์และการพิจารณารูปแบบทั่วไปของวงฟิสิกส์ บทที่ 15 เป็นบทที่น่าสนใจที่สุด โดยจะใช้กลไกฟิสิกส์พื้นฐานที่เข้มงวด เอ็นจิ้นพื้นฐานรองรับกล่องและทรงกลม การซ้อนสามารถทำงานได้ แต่ไม่รองรับโดยตรง บทที่ 16 ครอบคลุมถึงสปริงและวิธีที่สปริงสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างฟิสิกส์ของวัตถุอ่อนได้ การสาธิตครั้งสุดท้ายของหนังสือเล่มนี้เป็นการสาธิตฟิสิกส์แบบผ้าที่อ่อนนุ่ม
นี่เป็นหนังสือเล่มแรกของฉัน ฉันได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับขั้นตอนการเขียน บางทีอาจเกี่ยวกับการวางแผนมากกว่านั้นด้วยซ้ำ ต่อไปนี้เป็นรายการสิ่งที่ฉันค้นพบขณะเขียนหนังสือเล่มนี้ซึ่งฉันไม่ได้วางแผนอย่างเหมาะสม:
ควอเทอร์เนียน : การมีควอเทอร์เนียนเป็นสิ่งจำเป็น! ฉันวางแผนที่จะเขียนหนังสือโดยใช้เมทริกซ์การหมุนออยเลอร์และการหมุน แม้ว่าวิธีนี้จะได้ผล แต่การเข้าถึงควอเทอร์เนียนจะทำให้ชีวิตง่ายขึ้นมาก
ระนาบ : ทางแยกของเครื่องบินไม่ควรส่งกลับค่าบูลีน แต่ควรจำแนกทางแยกเป็น: หลัง, ตัดกัน, ด้านหน้า หากทางแยกอยู่ด้านหน้าหรือด้านหลัง คุณควรแสดงระยะทางกลับคืนมา สิ่งนี้มีประโยชน์มากเมื่อทำการคัดแยก Frustum ฉันไม่รู้ว่าจะเขียนเกี่ยวกับฟรัสตัมให้เจาะลึกแค่ไหน ฉันเลยตัดสินใจทำจุดตัดบูลีนอย่างง่าย
Raycasting : ฉันควรจะเขียน raycasts เพื่อส่งคืนผลลัพธ์ raycast ตั้งแต่ต้น การต้องย้อนกลับไปเขียน raycasting API ใหม่ในภายหลังกลายเป็นเรื่องที่ซับซ้อนในการแสดงข้อความมากกว่าที่ฉันคาดไว้ อุปสรรคเบื้องหลังนี้คือการทำให้ทุกอย่างเรียบง่ายในตอนแรก และซับซ้อนเท่าที่จำเป็นเท่านั้น
มีปัญหาหลายประการในการใช้งานทางฟิสิกส์ของซอร์สโค้ด ปัญหาเหล่านี้เกิดจากการที่ส่วนฟิสิกส์ของหนังสือเล่มนี้ต้องย่อเป็นสามบท มีเวลาไม่เพียงพอที่จะครอบคลุมทุกสิ่งที่จำเป็นในการสร้างระบบฟิสิกส์ที่แข็งแกร่ง ปัญหาใหญ่ที่สุดของเครื่องยนต์คือ ไม่มี Arbiter
หากไม่มีผู้ตัดสิน เราไม่สามารถสร้างตัวแก้ปัญหาแรงกระตุ้นตามลำดับได้ สิ่งนี้ทำให้เรามีตัวแก้แรงกระตุ้นที่ไร้เดียงสาค่อนข้างเปลือยเปล่า ปัญหาคือ แรงกระตุ้นได้รับการแก้ไขต่อการสัมผัสต่อเฟรม ทำให้เกิดการเลื่อนมากเกินไป ฉันได้ชดเชยการขาดแรงกระตุ้นตามลำดับด้วยการฉายภาพเชิงเส้นและการให้น้ำหนักแบบ Friciton แบบก้าวร้าว เอ็นจิ้นฟิสิกส์รุ่นเก่าทำสิ่งที่คล้ายกันโดยอาศัยการนอนหลับอย่างแข็งแรงเพื่อปกปิดปัญหา ไม่จำเป็นต้องพูดว่าการนอนหลับไม่ได้ถูกนำมาใช้
หากฉันมีโอกาสเขียนหนังสือเล่มนี้เป็นฉบับที่สอง ฉันจะลบบทเกี่ยวกับการชนกันของสองมิติ (บทที่ 4, 5 และ 6) และลดจำนวนหน้าของบทการจัดการฉากลง ฉันวางแผนที่จะใช้หน้าพิเศษเพื่อครอบคลุมหัวข้อต่อไปนี้:
