Los juegos basados en física usan un software especial. Este software simula cómo se mueven los objetos. Se basa en las reglas de la física real. Así, los objetos en pantalla se comportan como lo harían en la vida real.
1 En estos juegos, la gravedad actúa sobre los objetos. Cada objeto tiene un peso. Cuando estos objetos chocan, se aplica una fuerza que varía según su velocidad y peso. Todo este proceso lo maneja un motor de física, como Box2D.
Box2D es un motor físico muy popular. Es famoso por haber sido usado en juegos como Angry Birds. Otros motores, como Cocos2D, libgdx y Unity, también tienen funciones de física integradas.
Puntos Clave
- La mayoría de los videojuegos requieren detección de colisiones y simulación física.
- Algunos juegos incorporan elementos complejos como telas, cuerdas, pelo y fluidos.
- Motores físicos como Box2D, Havok y PhysX son ampliamente utilizados en la industria.
- Box2D fue clave para el éxito de juegos como Angry Birds.
- El uso de motores físicos puede afectar la predictibilidad y dificultar las pruebas.
Importancia de la Física en los Videojuegos
La física en los videojuegos hace que todo funcione bien juntos. Ayuda a que los elementos en pantalla reaccionen de forma realista.2 A pesar de basarse en reglas comunes del mundo real, se pueden ajustar para hacer el juego más interesante.
Cohesión Mecánica en el Gameplay
Cada juego tiene sus propias reglas físicas, dependiendo si es en 2D o 3D.2 Por ejemplo, mientras algunos títulos necesitan reglas simples, otros, como Worms Armageddon, son famosos por usar mucho la física en su jugabilidad.2
Complejidad según el Género y Mecánicas
Los juegos 3D suelen tener físicas más avanzadas. Esto se debe a la necesidad de una mayor interactividad.2 Además, existen tecnologías como las «Soft Body Physics». Son usadas para simular movimientos realistas en cosas como el cabello en The Witcher 3 o las capas en Arkham Knight.2
Motores de Física y Rigid Body Dynamics
Los videojuegos aplican reglas físicas a través de Rigid Body Dynamics (RBD). Estas reglas controlan cómo se mueven y chocan los objetos en pantalla.2 Casi todos los juegos usan estas reglas para que los elementos no se atraviesen y las acciones del juego sean coherentes.2 La complejidad de las RBD depende si el juego es 2D o 3D. También varía según qué mecánicas necesite el juego.2
Definición de Rigid Body Dynamics
2 Adaptar las leyes físicas al mundo de los videojuegos se hace con Rigid Body Dynamics (RBD).2 Esto lo usan muchos juegos, sin importar su tipo, en distintos niveles.2 Los juegos en 3D suelen tener físicas más avanzadas que los de 2D.2
Propiedades Físicas de los Objetos
2 Las físicas no solo son vitales para cómo se juega, sino también para hacer animaciones y efectos realistas.2 Con Soft Body Physics (SBP) se animan cosas como el pelo para que se vean y se sientan de verdad.2
2 Empresas como Nvidia crean herramientas para llevar estas físicas avanzadas a los videojuegos.2 Hay motores de juego que ya incluyen físicas mejoradas, como Unreal Engine. También hay otras herramientas externas para ello.2
1 En los videojuegos, simular cómo reaccionan y se mueven los objetos es muy importante.1 Casi todos los juegos hacen esto de alguna forma, desde juegos simples hasta los más complejos.1 Los motores de física permiten cosas como detectar colisiones y simular la gravedad.1
1 Estos motores son esenciales en el desarrollo de juegos y pueden ser de varias marcas, cada uno con sus propias características.1 Al crear juegos con estos motores, es importante pensar en la estabilidad y comprobación del juego.1
3 Engine populares para físicas de ragdoll son PhysX, Bullet y Havok.3 Para hacer funcionar un ragdoll bien, se necesita usar técnicas como IK y ajustar varias propiedades.3 Crear un modelo ragdoll también incluye definir cómo se ve y se comporta cada parte. Esto es crucial para que se vea real y se comporte de forma natural.3
3 Cambiar de animación a modo ragdoll sin romper la ilusión requiere cuidado y técnicas especiales.3 Es importante hacer transiciones suaves y convincentes.3 Mejorar la eficiencia y realismo en el uso de ragdolls implica usar cuerpos y articulaciones más simples. También se emplean estrategias como LOD.3
Componentes de un Motor de Física
Al empezar un videojuego, se crea un objeto World para establecer la gravedad del entorno.4 Después, añadimos cuerpos estáticos, dinámicos o cinéticos con posiciones, velocidades y formas distintas.4 Box2D usa métricas, así que hay que adaptar las medidas para que todo se vea bien en pantalla.4
Creación del Mundo Físico
En la implementación de física en juegos, el primer paso es crear un World con las leyes generales, como la gravedad.4 A partir de aquí, añadimos los cuerpos de la escena, definiendo si serán estáticos, dinámicos o cinéticos.4 Cada uno tiene sus propias características físicas.4
Sistemas de Coordenadas y Unidades
Box2D, muy común en el desarrollo de juegos, usa el sistema métrico.4 Por eso, es clave establecer cómo se traduce de píxeles en la pantalla a metros reales.4 Así, los objetos se ven bien en el entorno del juego.4
Tipos de Cuerpos y su Creación
En el motor de física Box2D, está el mundo con tres tipos de cuerpos. Son útiles para crear el mundo físico de un videojuego. Esos tipos son cuerpos estáticos, dinámicos y cinéticos.2
Cuerpos Estáticos, Dinámicos y Cinéticos
Los cuerpos estáticos no se mueven y su masa es infinita. Son perfectos para cosas fijas como paredes o suelos. Los cuerpos dinámicos pueden moverse. Tienen masa y se ven influídos por fuerzas externas. Así, pueden interactuar con otros objetos. Finalmente, los cuerpos cinéticos, aunque su masa es real, su movimiento depende de la velocidad y no de las fuerzas.21
Vinculación de Cuerpos con Sprites
Cuando se quiere hacer un cuerpo físico en Box2D, se empieza creando un BodyDef. Este objeto define cosas como la posición o tipo de cuerpo. Luego, con ese objeto, se crea el cuerpo físico en el mundo. A esto, se le pueden agregar formas y densidades. Además, es posible añadir un Sprite al cuerpo. Así, el objeto en la pantalla representará fielmente al cuerpo en la simulación.1
Simulación y Actualización de la Física
Para empezar la simulación física, se invoca el paso step de un objeto World. Se pasa el delta time, el tiempo desde la última vez que se actualizó.1 Es bueno usar un tiempo fijo entre actualizaciones, como 60 fps, para hacer los resultados más predecibles.
Los cálculos en la física son repetitivos. Así, podemos decidir cuántas iteraciones necesitamos para encontrar la posición y velocidad de los objetos.4
Algoritmos de Simulación Física
Al terminar la simulación, debemos borrar las fuerzas que afectan a los cuerpos.1 Luego, toca mover los Sprites a sus nuevas posiciones en la pantalla.
Interpolación de Posiciones
Para una simulación más exacta, es bueno hacer varias iteraciones. Esto nos ayuda a detectar y corregir choques y restricciones de los objetos.4 Una buena práctica es usar 8 iteraciones para la posición y 3 para la velocidad.4
Formas y Geometrías de los Objetos
Box2D es un motor físico muy usado en juegos móviles basados en física4. Te permite dar formas como círculos, polígonos y aristas a los objetos. Los círculos son muy simples, pero los polígonos dan la libertad de crear formas convexas.
Círculos y Polígonos
Los diseñadores emplean aristas para el escenario de un juego4. Por otro lado, las cadenas conectan diferentes aristas juntas. Si es necesario, se pueden crear formas compuestas. Estas son la unión de formas básicas.
Aristas, Cadenas y Formas Compuestas
En Box2D, las medidas son en metros y se prefieren los objetos de 1m4. Para hacer la conversión de píxeles a metros, se establece un ratio. Por ejemplo, puede ser que 32 píxeles sea igual a un metro. Por último, Box2D clasifica sus cuerpos en estáticos, dinámicos y cinemáticos4.
Cómo Implementar Física y Animaciones en Videojuegos
Los cuerpos y fixtures tienen diferentes propiedades físicas. Esto incluye la resistencia al aire y la fricción.1 Además, hay una propiedad llamada restitución. Esto último define cómo actúan cuando colisionan. Siguiendo la segunda ley de Newton, verás que la aceleración depende de la fuerza y la masa. Así, podemos crear dinámicas muy reales.
Propiedades Físicas Avanzadas
1 La física en juegos va desde lo simple a lo muy detallado. Incluso simula cosas como telas o pelo.1 Los motores de física hacen tres grandes tareas. Detectan si los objetos chocan, resuelven esos choques y actualizan el mundo virtual.1 Tienen funciones como simular la vista de los personajes, formas para los objetos y cómo se destruyen.
Fuerzas, Impulsos y Dinámica de Cuerpos
1 Hay varios motores físicos, como Bullet o PhysX. Cada uno es usado en diferentes tipos de juegos.4 Por ejemplo, Box2D es muy famoso gracias a juegos como Angry Birds. Permite simular cómo se mueven los objetos o animales, de manera muy realista.
4 Box2D usa metros para medir los objetos, aunque en la pantalla vemos píxeles.4 Se sugiere usar una conversión específica para que todo funcione bien. 32 píxeles por metro es una buena medida.4 Además, Box2D ofrece diferentes tipos de cuerpos para las simulaciones.
1 Juegos como Angry Birds han tenido mucho éxito con Box2D. Esto se debe a lo bien que simula la física.1 Aunque usar estos motores hace más complejo el juego, los resultados suelen ser muy buenos.
4 Para que las simulaciones físicas sean precisas, se aconseja revisarlas varias veces.4 En Box2D, puedes ajustar cosas como la fricción para hacer las simulaciones más reales.4 Calcular la aceleración en Box2D sigue las reglas de Newton. Multiplicamos la fuerza por un número relacionado con la masa del objeto.
Física de Cuerpos No Rígidos
Las Soft Body Physics (SBP) permiten simular objetos no rígidos como telas o fluidos.4 Gracias a ellas, vemos efectos dinámicos en videojuegos, como el pelo de Geralt en The Witcher 3. O la capa de Batman en Arkham Knight.4 PhysX de Nvidia es una herramienta clave para poner SBP en juegos actuales.1
Soft Body Physics
Los objetos no rígidos tienen un comportamiento especial. Este es más complicado y necesita un enfoque distinto en la simulación física.5 Con las SBP, podemos tratar con telas y fluidos de manera realista en videojuegos.5
Aplicaciones en Animaciones y Efectos
PhysX ha mejorado cómo se animan y ver los juegos.1 Ahora, vemos desde el vaivén natural del pelo hasta simulaciones más complejas. Comodidades tela y líquidos que dan vida a los mundos digitales.45
Motores de Juego y Herramientas
Unreal Engine y Unity son ejemplos de motores de juego avanzados. Ofrecen soluciones de física como Havok y Bullet. Estas permiten añadir sistemas de física a juegos fácilmente.6
Para juegos con mucha física, estas herramientas son muy útiles. Hacen simulaciones físicas reales y mejoran el rendimiento. Ayudan también a hacer juegos más dinámicos.6
Game Maker Studio es muy conocido en el diseño de juegos 2D. Mientras tanto, motores especiales como Frostbite de EA y Snowdrop de Ubisoft son exclusivos de algunas empresas.6
Para usar estos motores exclusivos se necesita formación. Es importante aprender sobre ellos para hacer buenos juegos.6
El precio de un motor de juego puede cambiar dependiendo de su tipo. Puede ser de código abierto, shareware o de pago.7
Hoy en día, la industria de videojuegos está creciendo mucho. En 2017 generó más dinero que el cine, llegando a $36,000 millones de dólares.7
Enlaces de origen
- https://www.edu.xunta.gal/centros/cafi/aulavirtual/pluginfile.php/20644/mod_resource/content/0/Capitulo3.4_Parte1.pdf
- https://www.3djuegos.com/pc/noticias/hablamos-de-las-fisicas-en-los-videojuegos-y-su-importancia-200705-105753
- https://es.linkedin.com/advice/0/what-most-effective-techniques-implementing-ragdoll-vc7oc?lang=es
- https://mastermoviles.gitbook.io/videojuegos-moviles/motor-de-fisicas
- http://opac.unellez.edu.ve/doc_num.php?explnum_id=1286
- https://www.tokioschool.com/noticias/como-funciona-motor-grafico/
- https://ninos.kiddle.co/Motor_de_videojuego
