Калькулятор игровой физики
Геймдев и физика в играх
Физический движок определяет реалистичность и отзывчивость игрового мира. Правильная настройка баллистики, коллизий и тайм-степа критически важна для создания увлекательного геймплея.
Баллистика и снаряды
Траектория снаряда складывается из начальной скорости, угла и гравитации. Добавление сопротивления воздуха делает полёт реалистичнее, но требует численного интегрирования вместо простых формул.
Обнаружение столкновений
AABB (Axis-Aligned Bounding Box) и проверка окружностей позволяют быстро определить пересечение объектов. Swept-коллизии учитывают скорость, предотвращая проход сквозь стены на высокой скорости.
Системы частиц
Частицы создают эффекты огня, дыма, искр и магии. Баланс между количеством частиц и производительностью определяет визуальное качество без просадок FPS.
Применение игровой физики
Физический движок определяет, как игроки взаимодействуют с миром, и влияет на все аспекты геймплея.
Шутеры и экшены
Баллистика пуль и снарядов, расчёт урона по расстоянию, отскоки гранат, физика тряпичных кукол (ragdoll) при попадании.
Платформеры
Точная коллизия с платформами, проверка ground detection, корректный тайм-степ для стабильных прыжков на любом FPS.
Стратегии и RPG
Поиск пути (A*) по навигационной сетке, оценка стоимости перемещения, обход препятствий для сотен юнитов.
Гоночные симуляторы
Rigid body динамика автомобиля, момент инерции колёс, трение шин, центр масс и стабильность на поворотах.
VFX и визуальные эффекты
Системы частиц для взрывов, огня, магии. Расчёт бюджета на GPU, оптимизация fill rate и draw calls.
Мобильные игры
Оптимизация физического тайм-степа под ограниченные ресурсы. Упрощённые модели коллизий для экономии CPU и батареи.
Геймдев в России/ индустрия и образование
Российская игровая индустрия активно растёт. Сотни студий разрабатывают проекты на Unity, Unreal Engine и собственных движках. Понимание игровой физики критически важно для создания конкурентоспособных продуктов.
Фиксированный тайм-степ (Fixed Timestep)
Физическая симуляция выполняется с постоянным интервалом (например, 50 раз в секунду), независимо от FPS рендеринга. Это обеспечивает детерминизм и стабильность.
// Unity: FixedUpdate() вызывается каждые 0.02с (50 Гц)
// Godot: _physics_process(delta) с фиксированным delta
// Свой движок: accumulator + while(acc >= dt)Широкая и узкая фазы коллизий
Broad phase (AABB, Spatial Hash) быстро отсекает пары, которые точно не пересекаются. Narrow phase (GJK, SAT) точно определяет столкновение и глубину проникновения.
// Broad phase: O(n log n) вместо O(n²)
// Sweep and Prune, Spatial Hashing, Quad/Octree
// Narrow phase: GJK + EPA для выпуклых телPathfinding: A* и навигационные сетки
A* находит кратчайший путь с помощью эвристики. Для больших миров используют Navigation Mesh (NavMesh) и иерархический поиск (HPA*), чтобы обрабатывать тысячи агентов.
// A* сложность: O(E log V) с бинарной кучей
// NavMesh: предрассчитанная сетка проходимости
// Flow Field: для масс юнитов (RTS)Образование: курсы GeekBrains, Skillbox, HSE Game Studies и ИТМО готовят специалистов по игровой физике и геймдев-разработке.
Движки: помимо Unity и Unreal Engine, российские студии используют Godot, собственные ECS-движки и физические библиотеки вроде Box2D.
Ключевые концепции
Физический движок состоит из нескольких подсистем, каждая из которых решает свою задачу.
Интеграция (Integration)
Методы Эйлера, Верле или RK4 обновляют позиции и скорости объектов. Euler прост, но нестабилен на больших шагах. Verlet обеспечивает стабильность без хранения скорости. RK4 точен, но требует четырёх вычислений силы за шаг.
Разрешение коллизий
После обнаружения столкновения нужно разделить тела и применить импульс. Коэффициент восстановления (restitution) определяет упругость удара: 0 для глины, 1 для идеального отскока.
Constraints (ограничения)
Шарниры, пружины, расстояния и контактные точки задаются как ограничения. Итеративные солверы (Sequential Impulse) разрешают их за несколько итераций за кадр.
Пространственная оптимизация
Quadtree, Octree, Spatial Hash Grid и BVH ускоряют поиск соседних объектов. Для 2D-игр подходит Spatial Hash, для 3D c динамическими объектами оптимален Dynamic AABB Tree.
Как пользоваться калькулятором
Шесть вкладок покрывают основные области игровой физики от проектирования до оптимизации.
Рассчитайте траекторию
Задайте начальную скорость, угол и гравитацию. Включите сопротивление воздуха для реалистичной баллистики. Увидите параболу, дальность и высоту.
Проверьте коллизии
Выберите тип столкновения (AABB, круги, swept). Задайте размеры и позиции. Получите факт столкновения, глубину проникновения и нормаль.
Настройте тайм-степ
Сравните фиксированный и переменный тайм-степ. Увидите, сколько тиков физики нужно на кадр и когда требуется интерполяция.
Оцените частицы
Задайте параметры системы частиц. Получите оценку памяти, стоимости обновления и рендеринга, рейтинг производительности.
Rigid Body динамика
Выберите форму тела и задайте силу/крутящий момент. Рассчитайте момент инерции, линейное и угловое ускорение, энергию.
Pathfinding стоимость
Задайте размер сетки и препятствия. Сравните эвристики A*. Оцените расход памяти и время поиска пути.
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор оценки акций (DCF, мультипликаторы)
Оцените справедливую стоимость акций: DCF-модель, модель Гордона, P/E, EV/EBITDA, число Грэхема. Для акций на MOEX.
Калькулятор облигаций (YTM, дюрация, НКД)
Рассчитайте доходность к погашению (YTM), дюрацию, НКД и цену облигации. Для ОФЗ, корпоративных и муниципальных бондов.
Калькулятор потребления электроэнергии и экономии
Рассчитайте расход электроэнергии бытовыми приборами. Узнайте стоимость использования и сколько можно сэкономить при замене техники.
Калькулятор аннуитетов (PV, FV, рента)
Рассчитайте приведенную и будущую стоимость аннуитета, размер платежа, растущую ренту и бессрочную ренту. Пренумерандо и постнумерандо.
Бухгалтерский калькулятор (НДС, амортизация, налоги)
Универсальный помощник бухгалтера: расчет НДС (20%, 10%), амортизация (линейная/ускоренная), оборотные средства и налоговая база.
Калькулятор Responsive Margin/Padding (Clamp generator)
Генератор CSS функции clamp() для адаптивных отступов и шрифтов. Создайте отзывчивый дизайн (fluid spacing) от мобильных до десктопа онлайн.
Калькулятор склада
Расчёты склада: площадь, стеллажи, персонал, оборудование, WMS, затраты
Калькулятор компьютерного зрения: CNN, детекция, аугментация
Комплексный калькулятор компьютерного зрения. Архитектура CNN (выходной размер, параметры, рецептивное поле), метрики детекции (mAP, IoU, NMS), предобработка изображений, аугментация данных, сравнение моделей (ResNet, YOLO, ViT) и видеообработка.
Калькулятор GPA: средний балл диплома и перевод оценок
Расчет GPA (среднего балла) для поступления в зарубежные вузы. Конвертер оценок из 5-балльной и 100-балльной системы в 4.0.
Калькулятор аудиологии: PTA, потеря слуха, шум и слуховой аппарат
Аудиологические расчёты онлайн: PTA (средний порог), процент потери слуха, подбор слухового аппарата, доза шума TWA, SRT/SDS.
Калькулятор НОД и НОК
Быстрый расчет НОД и НОК для любых чисел. Разложение на простые множители (факторизация) онлайн.
Калькулятор цепочки поставок
Расчёты цепочки поставок: EOQ, точка заказа, ABC-анализ, Bullwhip-эффект, транспорт, KPI
Калькулятор тарифов такси, каршеринга и амортизации авто
Сравните стоимость поездки на такси, каршеринге и личном авто. Узнайте расходы на топливо и потерю стоимости автомобиля (амортизацию).
Калькулятор реставрации и антиквариата
Оценка стоимости антикварных вещей с учетом возраста, износа, реставрации и индекса цен. Расчет амортизации.
Калькулятор площади поражения кожи (PASI, SCORAD)
Расчёт PASI (псориаз), SCORAD (атопический дерматит), площади поражения кожи BSA. Оценка тяжести кожных заболеваний.