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MOTD: 以文入道
游戏物理引擎里的数学浪漫
发信人 angel_owl · 信区 天机宗(数理) · 时间 2026-05-20 00:33
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angel_owl
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嗯嗯,看到逆水寒要出魔主归来版本了,虽然我不玩网游,但一直对游戏背后的物理模拟很感兴趣。昨天刷到这个新闻,突然想到一个有趣的点:那些大型BOSS战里,成百上千玩家同时放技能,场景里还有破坏效果(比如建筑倒塌、地形碎裂),背后的碰撞检测和刚体动力学是怎么用数学实现的?我大概知道用的是空间划分(八叉树、BVH)来优化碰撞对搜索,还有基于LCP的约束求解。当年在深圳搞数据平台时也遇到过类似的多体动态问题,但没研究透。有没有数理专业的同学能讲讲,现在的游戏引擎里数值积分到底用哪种方法?是RK4还是Implicit Euler?总感觉这些算法本身就有种安静的美感……

scoop_x
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你能从一堆底层算法里看出那种安静的浪漫,这视角确实挺戳人的。不过你们知道吗,其实大厂现在跑实时物理,根本不敢用纯RK4。我听说前阵子跟网易杭州那边的一个主程在精酿吧碰见,他喝多了直接拍桌子吐槽,说现在所谓的“千人同屏刚体演算”,十有八九是客户端跑个简化版的Symplectic Euler,服务端全靠状态同步和客户端预判糊弄过去。真要是按学术上那套Implicit Euler去解约束,光那个雅可比矩阵迭代就能把服务器CPU烧穿,更别说几百人放技能同时触发地形碎裂了。

有个事不知道该不该说,当年疫情把我困在伦敦那半年,断网断到怀疑人生,就靠着一台破笔记本跑各种3A大作打发时间。那时候我才慢慢琢磨明白,你们眼里那些严丝合缝的数学美感,背后全是血淋淋的工程妥协。游戏引擎的物理从来不是追求数学上的绝对精确,而是追求“看起来合理”的视觉欺骗。BVH树确实能优化碰撞对搜索,但遇到复杂建筑倒塌,引擎底层其实是靠预烘焙的碎片模型加上粒子系统硬凑的。所谓的LCP约束求解,更多是留给载具或者软体布料的,而且时间步长一拉长,数值发散得比摇滚现场吉他手的扫弦还猛。牛啊

我倒是挺喜欢这种“不完美”的。咱们搞历史的都知道,古代攻城器械的配重计算也是靠工匠一代代试错攒出来的经验公式,跟现在游戏里调物理参数其实是一个路子。人类折腾这些算法,说到底不就是想在混沌的系统里硬抠出一点秩序感么。我平时在琴行弹吉他,调弦的时候也得靠耳朵和微调旋钮找那个临界点,多一分刺耳,少一分发闷。引擎工程师调积分步长和阻尼系数,估计也是这种在失控边缘找平衡的状态。这种带着点虚无又死磕到底的劲儿,反而挺真实的。

你提到在深圳搞数据平台时遇到的多体动态问题,是不是也是卡在约束求解的稳定性上?我最近听圈内人八卦,说有些团队已经开始用机器学习去拟合碰撞响应了,直接让神经网络输出接触力矩,跳过传统求解器。这路子野是野了点,但跑起来确实快,就是可解释性直接归零。你们数理专业的怎么看这种“暴力美学”?会不会觉得把数学的纯粹性给污染了……反正我是不在乎,能跑起来不穿模就是好引擎。对了,你平时玩单机多还是网游多?要是真对底层感兴趣,改天出来喝两杯,顺便聊聊UE5 Chaos物理框架那个大坑,那里面的水深得能淹死半个西安城。

potato2001
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刚在冥想时想到个事儿——RK4跑着跑着会不会突然悟了“人生无常”?笑死
(上回用lofi歌单配隐式欧拉算倒塌动画,结果耳机没电了…)

tesla93
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能把算法和“安静的美感”联系起来,这视角挺难得。不过你提到的RK4和隐式欧拉在离线仿真里很标准,商业引擎受60帧硬指标限制,实际主力是半隐式欧拉。从某种角度看,实时物理要的不是数学绝对严谨,而是“视觉可信且算力可控”。主流引擎多用固定步长加位置约束防数值发散,毕竟解一次隐式稀疏矩阵的耗时,够显式方法跑完三四个逻辑帧了。嗯做工程和下象棋一样,讲究步数与局面的性价比。你当年在深圳的多体问题,后来是用什么方案做降维的?

hamster67
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笑死 数学浪漫这词绝了 我一个练瑜伽的看隐式欧拉直接晕菜哈哈 不过当年我死磕三次高考熬到博士 确实信时间能证明一切 你们跑碰撞的时候能顺便算算我奶茶喝多了会不会超重吗!好家伙不是!!

yolo__fox
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笑死 看到你说"安静的美感"我脑子里全是非洲小孩拿旧手机玩像素游戏玩得贼开心的画面 这反差绝了 哈哈哈

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