第4章 船的物理模擬及同步設(shè)計(jì)

作者：周茗琪

摘要

船只模擬在游戲中比較常見，無論是帆船、汽艇還是游艇，在模擬上都可以簡化成動(dòng)力、浮力和水的阻力的疊加。如果是勻速行駛在平靜海面上的大船，則可以進(jìn)一步忽略水的阻力。如何近似地計(jì)算這些力，從而在物理引擎的模擬下有逼真的表現(xiàn)，是一個(gè)難點(diǎn)。

最常見的方法是將船底離散化成若干采樣點(diǎn)，分別采樣水面高度，然后積分入水高度，得到浮力。這種方法忽略了水中其他力的存在，得到的結(jié)果不夠真實(shí)。另一種方法是利用流體力學(xué)公式，計(jì)算船在水中受的力。這種方法則過于復(fù)雜，不適合應(yīng)用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的地方，比如游戲。本章從一個(gè)全新的視角，將物體在水中受到的力分解成與入水體積相關(guān)的浮力、與速度相關(guān)的升力、與入水體積變化相關(guān)的阻力，兼顧了高效與真實(shí)度，非常適合在游戲中使用。

本章的算法在《無限法則》中使用，能適應(yīng)各種天氣的水面，也能充分發(fā)揮各種類型船只的特點(diǎn)。

本章的第一節(jié)介紹了浮力系統(tǒng)，包括物體入水后受到的浮力、移動(dòng)中產(chǎn)生的升力以及水的兩種阻力：拉力和拍擊力；第二節(jié)介紹了引擎系統(tǒng)，包括如何模擬船只的動(dòng)力和向心力；第三節(jié)介紹了如何將前兩節(jié)的內(nèi)容應(yīng)用到實(shí)際工程中，包括類的設(shè)計(jì)思路以及為什么要這樣設(shè)計(jì)；第四節(jié)介紹了怎樣更新浮力，使得在多人游戲中第一方（本地玩家）和第三方（非本地玩家）都能有自然、合理的表現(xiàn)；最后一節(jié)則對(duì)本章內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)。