Physik-Engine

14. Nov 2008, 20:34

Eine Physik-Engine (wörtlich "Physikmotor", freier etwa: Physikkern oder Physikmodul) ist ein meist separater Teil eines Computerprogramms, welcher zur Simulation physikalischer Prozesse sowie der Berechnung objektimmanenter Eigenschaften (z.B. Impuls) dient. Ziele sind eine Vereinfachung der Programmierung und die Vermittlung von realistischer Umgebung. Hauptanwendungsgebiete sind moderne Computerspiele und Simulationssoftware.

Anders als es die Bezeichnung vermuten lässt, muss dabei nicht zwangsläufig ein physikalisches Konzept zu Grunde liegen. Dies liegt oft an der immensen Komplexität der auf physikalischen Prozessen basierenden Berechnungen. Da in solchen Fällen meist ein Anspruch auf Echtzeitfähigkeit besteht, geht Effizienz vor Exaktheit.

[Bearbeiten] Arten der Simulation

Physik starrer Körper (rigid body mechanics)
nicht elastische Physik mit Deformationen (soft body dynamics)
Masse-Feder Modelle (spring dynamics) u.a. als Grundlage der Simulation von Seilen und Stoff (rope bzw. cloth)
Partikelsysteme u.a. als Grundlage der Simulation von Flüssigkeiten (fluid dynamics) und Feuer

[Bearbeiten] Rigid Body Mechanics

Open-Source-Physik-Engine Tokamak

Die Physik starrer Körper bedient sich der Gesetze der klassischen Mechanik (Newtonsche Mechanik). Das zu analysierende System wird mittels Differentialgleichungen (Newtonsche Axiome) beschrieben, welches nach Einfügen von Start- und Randbedingungen lösbar ist. Da exaktes Lösen zu aufwändig ist, werden meist Näherungsverfahren (z.B. Runge-Kutta) genutzt (siehe Starrkörpersimulation).

Komplizierter ist die Behandlung von Stößen, da u.a. plötzliche Richtungs- und Impulsänderungen berücksichtigt werden müssen. Man unterscheidet zwischen Kollisionserkennung und -antwort.

[Bearbeiten] Physik-Engines

Engine	Lizenz	Weblink	Betriebssystem
Bullet	Open Source	continuousphysics.com	Windows, Linux, Mac OS X
IBDS	Open Source	impulse-based.de	Windows, Linux, Mac OS X
Havok	kommerziell	Havok.com	Windows, Mac OS (ab 4.0)
PhysX (vormals NovodeX)	kommerziell	Ageia.com	Windows
Karma	kommerziell	Renderware.com	Windows
Meqon	kommerziell	Meqon.com	Windows
Newton Game Dynamics	kostenlos	Newtondynamics.com	Windows, Linux, Mac OS
Open Dynamics Engine	Open Source	ODE.org	Windows, Linux, Mac OS X, Unix-Derivate
Tokamak	Open Source	tokamakphysics.com	Windows
True Axis	kommerziell	trueaxis.com	Windows
Phun	kostenlos	phun.at	Windows, Linux, Mac OS X
Phyz (Dax Phyz)	kostenlos	phyz.ath.cx	Windows

Im September 2005 hat ageia Technologies, Inc. den Konkurrenten Meqon übernommen. Somit erfährt die gleichnamige Engine keine Weiterentwicklung mehr, der Support ist aber gewährleistet. 2007 hat Intel Havok gekauft.