игр в двигателе машины что это такое
Физика автомобиля в игровом мире
Эта статья познакомит вас с различными подходами к созданию гоночной механики, а также обсудит, как эти стратегии реализации либо дополняют, либо вступают в конфликт с основным дизайном игры.
Все началось с того, что я огляделся по сторонам и, не увидев автомобиля своей мечты, решил сконструировать его сам.
1. Реализация на основе копирования и воссоздания реальной физики автомобиля.
2. Реализация в аркадном стиле
Начнем мы с первого типа:
Этот подход включает в себя имитацию колес как независимых физических объектов с собственной массой, трением и подвеской. Затем автомобиль ускоряется, буквально применяя к колесам крутящий момент, и по мере того, как колеса вращаются и соприкасаются с землей вы можете использовать физически движок что бы конвертировать эти силы в движение модели авто. Unity предлагает встроенный компонент под названием WheelCollider, который уже предлагает модель трения для имитации проскальзывания шин, а также довольно интересную систему подвески.
Одним из недостатков реализации гоночной механики таким образом является то, что вам нужно узнать довольно много о том, как работают реальные автомобили, чтобы понять и устранить некоторые проблемы, с которыми вы неизбежно столкнетесь с вашим моделированием. Например, ваша первая попытка использования WheelColliders, вероятно, будет выглядеть примерно так:
Даже при движении на удивительно низких скоростях автомобили будут очень склонны к опрокидыванию, если вы не смоделируете Anti Roll Bar (в основном, если подвеска с одной стороны оси значительно сжата, то вам нужно искусственно сжать подвеску с другой стороны этой оси, чтобы предотвратить слишком большой наклон автомобиля и опрокидывание). Также можно попробовать опустить центр тяжести, уменьшить расстояние подвески, иметь более короткие и широкие автомобили и т.д.
К сожалению, основанный на физике подход добавляет несколько уровней косвенности между настраиваемыми переменными и фактическим результатом, который они имеют на экране. Например, если рулевое управление просто кажется не правильным, то это может быть результатом любой комбинации переменных, таких как масса, крутящий момент двигателя, максимальная скорость, значения подвески, значения проскальзывания шины, расстояние между осью, размеры автомобиля и т. д. В результате проблемы с поиском и устранением неисправностей иногда могут быть разочаровывающими и утомительными. Иногда ваши переменные массы, тяги и сцепления могут стать заоблачными, поэтому полезно тестировать значения в различных масштабах и использовать реальные значения, когда вы можете их получить.
С точки зрения геймдизайна, подход, основанный на физике в целом, приводит к большей сложности, как с точки зрения механики, так и с точки зрения навыков игрока. Многие гоночные игры (например, Mario Kart) просто не просят игроков думать о сцеплениях шин, балансе, импульсе и т. д., но многие из этих элементов обязательны в реализации, основанной на физике. Однако, даже если вы не делаете гоночный симулятор, вы все равно можете добавить эти элементы в своей игре. Они могут разнообразить количество испытаний, которые поддерживают вовлеченность игроков, не полагаясь на механику, не связанные с вождением.
Однако реализации, основанные на физике, как правило, добавляют слишком много сложности. Чистые симуляционные работы просят игроков понять основные методы управления автомобилем, и они, как правило, приводят к багующему, но «правильному» поведению во время маневров, чем то, что вы, возможно, изначально ожидали будет простым.
Существует довольно много игр, которые нашли хороший баланс между физическим взаимодействием и упрощенным вождением, такими как серия FlatOut или MotorStorm. По мере того, как вы разрабатываете свою игру, важно постоянно проверять отдельные механики и необходимые наборы навыков, которые появляются в вашей симуляции, чтобы вы могли решить, сохранить их или сгладить.
Например, физика в MotorStorm часто позволяет автомобилям легко терять сцепление при движении по небольшим неровностям на дороге. Вместо того, чтобы рассматривать это как нечто, что «просто происходит», Evolution Studios, казалось, вместо этого решило расширить его, разработав треки, которые явно привлекли внимание к этой механике, тем самым бросив вызов игрокам, чтобы освоить ее.
Вы можете решить, что вся эта сложность просто не подходит для вашей игры. Возможно, вы работаете над проектом, где просто не имеет смысла случайно опрокидываться или скользить из-за потери сцепления. Если суть вашей игры заключается в простоте, то реализация, основанная на физике, скорее всего, будет для вас неправильным подходом. Этот подход также, как правило, плохо подходит для игр, которые явно идут за нереалистичными механиками, такими как вождение по стенам, гонки на безумно высоких скоростях или выполнение других маневров, которые просто слишком далеки от реальности.
С помощью реализации, основанной на реалистичной физике, вы начинаете с моделирования, а затем устраняете ненужную особенность. С реализацией в аркадном стиле вы в основном начинаете ни с чего, а затем создаете индивидуальную механику, пока не получите нужное количество сложности.
Цель состоит в том, чтобы сделать то, что применимо для гоночной игры, не обязательно делать то, как на самом деле работают автомобили. Вы можете начать с одного BoxCollider, который ускоряется, прилагая силы, когда он касается земли, а затем вы можете решить, что вам нужна либо механика дрифта, либо система сцепления шин, либо и то, и другое. Затем вы можете сосредоточиться на том, чтобы получить физику прыжков, а затем вы можете построить систему для стабилизации автомобиля при приземлении.
Вы можете обнаружить, что вам нужно будет скрыть многие из этих «хаков» с помощью анимации или визуальных эффектов, которые делают игру более сложной. Например, если в вашей игре нет необходимости в механике подвески, то вы можете, по крайней мере, подделать систему подвески, имея визуальные эффекты автомобиля, основываясь на текущем импульсе и ускорении.
Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей
Несмотря на то что в автошколах немало внимания уделяется вопросам технического устройства автомобиля, полученных знаний хватает далеко не всем новичкам. Данная книга призвана восполнить этот пробел. Она поможет вам в короткие сроки разобраться в том, что представляет собой современный автомобиль, из каких узлов и агрегатов он состоит, почему при наличии определенных неисправностей машину нельзя эксплуатировать и т. д. Легкий и доступный стиль изложения и большое количество цветных иллюстраций способствуют быстрому усвоению предлагаемого материала даже теми, кто до настоящего момента никогда не имел дела с автомобилем. Книга рекомендована журналом «Автомир» и интернет-порталом www.avtotut.ru.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
1. Общее устройство автомобиля
К транспортным средствам категории «В»
относятся автомобили, разрешенная максимальная масса которых не превышает 3500 кг
с количеством сидячих мест, помимо сиденья водителя, не более восьми.
Любой легковой автомобиль состоит из следующих элементов (рис. 1.1):
Двигатель — это «сердце» машины. Он сжигает топливо и преобразует тепловую энергию в механическую: заставляет вращаться коленчатый вал, затем вращение через трансмиссию передается на колеса (составляющую ходовой части).
Так машина приводится в движение.
Общий вид легкового автомобиля: 1 — фара; 2 — вентилятор системы охлаждения двигателя; 3 — радиатор системы охлаждения двигателя; 4 — распределитель зажигания; 5 — двигатель; 6 — аккумуляторная батарея; 7 — катушка зажигания; 8 — воздушный фильтр; 9 — телескопическая амортизаторная стойка передней подвески; 10 — бачок омывателя ветрового стекла; 11 — коробка передач; 12 — ручка стеклоподъемника; 13 — внутренняя ручка двери; 14 — рычаг задней подвески; 15 — элемент обогрева заднего стекла; 16 — основной глушитель; 17 — задний амортизатор; 18 — задний тормоз; 19 — балка задней подвески; 20 — поперечная штанга задней подвески; 21 — топливный бак; 22 — рычаг стояночной тормозной системы; 23 — дополнительный глушитель; 24 — вакуумный усилитель тормозной системы; 25 — вал привода передних колес; 26 — передний тормоз; 27 — штанга стабилизатора передней подвески
Во время движения водитель управляет автомобилем с помощью рулевого колеса и педалей, представляющих собой механизмы управления. Он включает свет фар и указатели поворотов, то есть пользуется электрооборудованием.
При этом водитель пристегнут ремнем безопасности, ему тепло (работает обогреватель) — задействовано дополнительное оборудование.
Кузов среднестатистического легкового автомобиля состоит из моторного отсека (там находится двигатель), пассажирского салона и багажного отделения. Он же является несущей конструкцией для узлов и агрегатов автомобиля.
Современные автомобили можно классифицировать по нескольким признакам: по типу кузова, типу и рабочему объему двигателя, типу привода колес и габаритным размерам.
Кузова современных легковых автомобилей разнообразны и многофункциональны, хотя, конечно, их основное предназначение — перевозка пассажиров и небольшой поклажи.
В зависимости от формы кузова и количества посадочных мест легковые автомобили делятся на следующие типы.
Седан — машина с двумя, четырьмя или даже шестью боковыми дверями. Характерные черты — моторный отсек и багажное отделение у седанов вынесены наружу, то есть изолированы от салона (рис. 1.2). Седаны, имеющие шесть боковых дверей и перегородку, отделяющую водительскую секцию салона от пассажирской, называют лимузинами.
Рис. 1.2. Седан — самый распространенный тип кузова
Купе — двухдверный кузов с одним или двумя рядами полноразмерных или укороченных сидений (есть варианты, в которых задние сиденья — детские) (рис. 1.3).
Универсал — автомобиль с дверью в задней стенке кузова. Отличается от остальных типов тем, что имеет постоянный грузовой отсек, не отделяющийся от пассажирского стационарной перегородкой (рис. 1.4).
Рис. 1.4. Универсалы любят дачники и путешественники
Хетчбэк — гибрид седана и универсала.
В наше время довольно популярный тип кузова. Как и в универсале, в хетчбэке задний ряд сидений складывается (рис. 1.5).
Вагон — он же мини-вэн. Характерные признаки — моторный отсек и багажное отделение не выступают за пределы кузова (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Мини-вэн удобен для семейных поездок
Кабриолет — автомобиль со складывающимся верхом и опускающимися боковыми стеклами окон (рис. 1.7).
Джип — все более популярный тип кузова: вытянутый вверх хетчбэк (рис. 1.8).
Пикап — закрытая кабина (одно — или двухрядная) и открытая платформа для грузов с откидным задним бортом (может иметь мягкий или жесткий верх) (рис. 1.9).
Рис. 1.9. Пикап удобен при перевозке грузов
Большинство современных автомобилей оснащено двигателями, работающими на бензине или на дизельном топливе. Следовательно, по типу двигателя автомобили делятся на бензиновые и дизельные.
По рабочему объему двигателей машины классифицируются следующим образом:
♦ особо малый класс (так называемые малолитражки) — до 1,1 литра;
♦ малый класс — от 1,1 до 1,8 литра;
♦ средний класс — от 1,8 до 3,5 литра;
♦ большой класс — 3,5 литра и более.
В зависимости от того, на какую колесную ось (переднюю или заднюю) передается крутящий момент от двигателя, автомобили делятся на заднеприводные, переднеприводные и полноприводные.
Заднеприводные — автомобили, у которых крутящий момент от двигателя передается на задние колеса (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Заднеприводной автомобиль
Движение происходит по толкательному принципу: задние (ведущие) колеса толкают вперед автомобиль, а передние (ведомые) служат для изменения направления движения.
Переднеприводные — автомобили, в которых крутящий момент от двигателя передается на передние колеса, которые тащат за собой всю машину и служат для изменения направления движения (рис. 1.11).
Кстати, переднеприводной автомобиль более устойчив на дороге.
Полноприводные — автомобили, в которых крутящий момент передается и на передние, и на задние колеса одновременно (рис. 1.12).
Рис. 1.12. Полноприводной автомобиль: а — с раздаточной коробкой; б — с полным приводом, подключаемым автоматически; в — с постоянным полным приводом
В современной автомобильной промышленности различают шесть европейских классов в зависимости от габаритных размеров автомобиля. Классы обозначаются буквами латинского алфавита: A, B, C, D, E, S (или F) (рис. 1.13).
Рис. 1.13. Классификация автомобилей по габаритным размерам
♦ А — мини-класс. Характеризуется длиной не более 3,6 м и шириной до 1,6 м. Такие автомобили могут быть как трех-, так и пятидверными.
♦ В — малый класс. Длина кузова — от 3,6 до 3,9 м, ширина — от 1,5 до 1,7 м.
♦ С — низший средний класс (в народе — гольф-класс или компакт-класс). Длина таких машин — от 3,9 до 4,4 м, ширина — от 1,6 до 1,75 м.
♦ D — средний класс. К этой категории относятся автомобили длиной от 4,4 до 4,7 м и шириной от 1,7 до 1,8 м.
♦ Е — высший средний класс, или бизнескласс. Это кузова от 4,6 до 4,8 м в длину и более 1,7 м в ширину.
♦ S (F) — класс люкс (представительский класс). Автомобили длиной свыше 4,8 м и шириной более 1,7 м.
Разбивать машины веселее, чем на них ездить: 10 лучших дерби-гонок
15 лет назад вышла FlatOut 2 — народная и все еще впечатляющая гоночная игра, в которой уничтожение машин куда важнее, чем победа в заездах. По такому поводу мы собрали десять похожих игр — с древнейших времен и до наших дней, когда жанр осел в инди-секторе, но не умер.
Destruction Derby 2 (1996)
Гонки, в которых можно бортоваться и выкидывать с трассы соперников были и раньше, но именно Destruction Derby впервые сделала этот процесс веселым и хоть в какой-то мере реалистичным. Первая часть вышла в 1994 году, и помимо прочего там присутствовал режим дерби-арены — никаких гонок, машины просто толкаются и мнут друг друга в дыму. Грохот и скрежет в ушах безумный, тачки взрываются и разваливаются на части, все очень тупо, однообразно и весело — но мы в детстве запускали Destruction Derby на первой PlayStation только ради этого режима.
Carmageddon (1997)
Будем честны — в Carmageddon играли не из-за того, что там было весело было толкаться машинками. Хотя и это тоже! Для своего времени игра показывала впечатляющую физику уничтожения машин — покруче, чем в той же Destruction Derby. Да и победить, просто уничтожив всех врагов, в ней можно. С идеи дерби-гонки игра и началась, но феноменом стала из-за возможности укатывать в асфальт бабулек, кричащих, что они прошли войну. В этом же секрет быстрого угасания серии.
В середине девяностых игровая индустрия была молодой, а люди были падки на подобную «контркультуру» — только у нас настолько нет рамок, что можно делать и продавать такие садистские развлечения! Будучи подростком, так круто ловить неодобрительные взгляды «моралфагов», которым то, что тебе кажется веселым видится отвратительным. Carmageddon — продукт своей эпохи, а разваливать тачки вскоре и другие игры научились — и куда круче. Что, впрочем, не мешает и в 2021 году кайфовать от оригинальной «Кармы».
FlatOut: Ultimate Carnage (2006)
В середине нулевых российская пресса называла FlatOut либо «автопорно», либо гонками для тех, кто не любит гонки. В нулевых весь дерби-жанр держался на двух сериях — богатой Burnout и панковской FlatOut, пропитанной неповторимым сельским колоритом. FlatOut — это поп-панк и месящие говно ржавые тачки, которые уже в начале гонки выглядят так, будто вот-вот развалятся. Ну и мнутся они на загляденье — даже сегодня это выглядит не стыдно. Но что еще важнее: при особенно крутых столкновениях водитель зрелищно вылетает через лобовое стекло — иногда сложно удержаться и не врезаться в столб специально, чтобы посмотреть, как красиво сминается капот, а твой водила отправляется под колеса другим гонщикам.
Во FlatOut 2 разработчики пошли еще дальше и не только прокачали игру с технической точки зрения, но и добавили кучу угарных мини-игр, завязанных именно на веселых запусках водилы через лобовуху. Так мы играли, к примеру, в боулинг и футбол. Ultimate Carnage попала в наш список как наиболее веселая, совершенная и свежая часть серии — хотя хороша вся трилогия. Ну а о том, что случилось с FlatOut, когда ее перестали развивать Bugbear — лучше не будем.
MotorStorm (2006)
В сравнении с FlatOut, MotorStorm — игра более лощеная. Здесь не гоняют не колымаги в финской глухомани, а модные багги, байки и грузовики — по живописным каньонам. С другой стороны, суть в целом та же — кайфовать нужно с того, как мощно ты выбиваешь с трассы соперников, да и от собственных аварий тоже. А еще игра добавила в эту формулу чертовски реалистичную грязь, которая налипает на колеса, летит в лобовуху и оставляет на дороге колеи, по которым потом не так-то просто проехать, не потеряв управление. И в этом плане MotorStorm все еще уникальна. Какую часть серии выбрать лучшей — вкусовщина, но мы остановимся на первой, самой грязной.
Burnout Paradise (2008)
Burnout Paradise я нахваливал уже столько раз, что и не знаю, что нового про нее сказать. Эта игра — редкая «дерби-гонка», в которой весело не только разбиваться, но и, собственно, гонять. Но если уж говорить об авариях — как же круто в Paradise разогнаться километров до трехсот и впечататься в стену, в слоу-мо превратив тачку буквально в гармошку! Аварии на огромной скорости лучше до сих пор не сделаны нигде — в этом плане с Paradise могут спорить только старые выпуски самой серии Burnout.
И не забывайте про режим Showtime, в котором мы не просто разбиваем машину, а пытаемся нанести городу как можно больший ущерб и раскурочить как можно больше встречных автомобилей. И все это под идеальный саундтрек с шикарно залетевшей в атмосферу Paradise City от Guns N’ Roses.
Dirt: Showdown (2012)
Showdown — это аркадный спин-офф раллийной серии Dirt (выросшей из Colin McRae Rally), в котором никаким ралли и не пахнет. Игра в целом веселая и хорошая, но в нашем списке она по находится по двум конкретным причинам. Во-первых, несмотря на простое управление машинами, в ней отличная и прямо задротско-реалистичная система повреждения автомобилей. Во-вторых, в ней есть гонки на выживание. Причем с выживанием связано сразу четыре режима — и во всех игра заставляет мять соперников и безжалостно их уничтожать. Есть даже классическая арена в духе старой-доброй Demolition Derby.
Mad Max (2015)
В этот список мы решили не включать гонки с пушками и большой ставкой на пауэр-апы — это отдельная большая тема. Поэтому тут нет Twisted Metal, Blur или Crashday. Но Mad Max — исключение.
Это вообще не гоночная игра, а экшен в открытом мире с юбисофтовскими вышками, но смертельные гонки по бездорожью — лучшая ее часть. Каждый дорожный конфликт на усыпанных шипами ржавых постапокалиптических колымагах в Mad Max выглядит и ощущается как сцена из «Дороги ярости» — нужно ли после этого хоть что-то еще пояснять? К тому же, несмотря на возможность иногда пальнуть в противников из гранатомета, большую часть времени приходится по старинке толкаться, зажевывать вражеские бока установленными на дисках кольями и агрессивно спихивать противников куда-нибудь в скалы, так что под определение «дерби» игра вполне себе подходит.
OnRush (2018)
После MotorStorm студия Evolution разработала для Sony Driveclub — обычную гоночную игру без экшена, которая запомнилась в основном реалистичными эффектами дождя. Релиз был проблемным и разработчиков в итоге распустили, но костяк студии собрался в новую команду, которую приютили короли гонок Codemasters. Для них новая студия разработала эталонную смесь MotorStorm и Burnout — аркадные гонки по бездорожью, в которых все режимы закручены вокруг уничтожения соперников. Причем помимо основных участников заезда по огромным трассам OnRush гоняют еще и сотни машинок-крипов, которые зрелищно разлетаются на части от любого толчка — веселья это добавляет прилично.
OnRush вообще удивительно задорная — по духу и динамике она больше напоминает шутеры, нежели гонки. И пусть в продажах она провалилась, да и не все ее идеи выстрелили (например, ставка на командную работу), забывать ее не стоит — потому что чертовски весело и очень деструктивно.
Wreckfest (2018)
Wreckfest, ранее известная как просто Next Car Game — по сути, новый FlatOut от Bugbear, которая ранее лишилась и издателя, и прав на название FlatOut. Долгое время игра пребывала в состоянии не просто раннего доступа, а, скорее, технического демо, в котором кроме шикарной системы повреждения тачек ничего не было. Но потихоньку разработчики игру доделали, нашли издателя в лице THQ Nordic и даже выпустили ее на консолях.
Весело ли в Wreckfest мять машины? Еще как! Бортоваться, терять бампера и выбивать стекла тут все-таки круче, чем в любой другой игре. Но атмосфера у происходящего все же своеобразная. Сельский дух FlatOut в ней усилился стократно — Wreckfest очень медленная и «деревенская». Но в этом как раз ее прелесть. И само собой, в ней есть дерби-арены, на которых потолкать можно не только на ржавых тачках и списанных маслкарах, но и на автобусах, комбайнах, газонокосилках и даже диванах с движком. Тут конкурентов у Wreckfest просто нет.
BeamNG.drive (ранний доступ)
Путь BeamNG.drive во многом напоминает историю все той же Wreckfest. Эта игра также много лет сооружается вокруг технодемки, представляющей чудеса точной физики мягких тел. Благодаря ей, машины в BeamNG.drive мнутся настолько детально и естественно, что кажется, пригодна хоть для серьезной симуляции краш-тестов.
В раннем доступе все это находится уже шестой год, и разработчики стабильно улучшают свой проект по всем фронтам — даже кое-какую игру вокруг него они уже собрали. Но если все остальные участники списка умеют развлекать не только сырой механикой и физикой, то у BeamNG.drive этого до сих пор в полной мере нет. Впрочем, это не значит, что в ней скучно, просто развлечения чаще приходится придумывать самолично — или модами игру обвешивать. А еще она задротствует не только по части разрушения тачек, но и в плане езды на них. Физика вождения тут такая, что и Assetto Corsa с Gran Turismo могут позавидовать.