子彈演算法

⑴ 射擊游戲里的子彈是如何飛行的

從第一款FPS 游戲 《德軍總部3D》出現以來，這種類型的 游戲 廣受好評，創新的玩法也層出不窮，比如「吃雞」。

但是你知道 游戲 里的子彈是怎麼飛行的嗎？

早期，它和現實世界中的子彈完全不一樣，很多玩家合理地利用了這個bug，比如CS里的甩狙。

隨著PC運算能力的提高，子彈的演算法也在不斷進步，彈道的效果越來越真實。

最近一位軟體工程師Tristan Jung在 游戲 論壇上總結了FPS 游戲 的一些子彈軌跡演算法。讓我們一起來看看FPS 游戲 這二十多年來發生的變化。

早期的FPS 游戲 都採用一種「光線投射」（ray casting）的技術，用槍口發射出去的射線來確定子彈的軌跡。光線投射可以確定與光線相交的第一個對象。

在FPS里，這種演算法叫做「命中掃描」（hitscan），當你扣下扳機時，物理引擎會計算下面幾件事：

如果引擎發現你有物體擋住了子彈的路徑，就是通知系統該物體被擊中。

hitscan的核心很簡單，至於物體被子彈擊中後的下一步邏輯是什麼，可以根據 游戲 要求定義：

1、如果允許子彈穿透，那麼它將穿透路線上的所有物體；

2、消除最大的射線范圍，就可以一直發射出激光，直到命中物體為止；

3、將某些表面設置為具有反射性，可以將子彈彈開。

使用hitscan演算法，最大的好處是計算簡單快速，不需要額外的內存或處理時間即可構建新的物理對象。這也意味著在多人 游戲 時，所需的網路資源也最少。

因此，行業中的許多 游戲 都將hitscan用作射擊演算法也就不足為奇了。

不僅《德軍總部3D》和《毀滅戰士》這些經典 游戲 採用，連近年來的一些熱門 游戲 也是。比如《守望先鋒》、《使命召喚》里的一些武器即是採用hitscan演算法。

但是hitscan還是存在著一些缺陷。

首先，子彈的速度是無限的，比光速還快，瞬間到達被擊中的物體。即使你離目標很遠，只要你開槍的一瞬間，對手在準星上，就必死無疑。

其次，子彈的路徑是直線，沒有考慮風向、重力等因素，即使在建模的時候把路徑改成曲線，但是在子彈射出後也無法更改路徑。

為了讓射擊 游戲 更真實，就需要使用另一種方法。

這個演算法聽起來很花哨，其實很簡單。

武器射出的每顆子彈，都會在環境中創建一個新的物理對象，有著自己的質量、速度和引擎要計算的命中框。

由於每個彈丸都是獨立存在的，因此可以考慮風力、摩擦、重力和溫度等因素。任何作用在子彈上的力都會改變其方向。

而且在這種演算法下，子彈不會瞬間移動，還可以實現以下功能：

1、在一些 游戲 中有「子彈時間」特效；

2、如果長距離狙擊移動目標，需要提前目標的估計移動量則念；

3、實現榴彈等爆炸物的延遲爆炸。

但是在進行多人 游戲 時，伺服器將需要做更多的計算，來確保所有對象都同步，並且必須解決不同客玩家之間的差異或沖突，以免在同一台伺服器上給玩家帶來不一致的體驗。

一個方法是，在 游戲 時間之前載入對象的「池」，並在需要時「彎曲並啟用」它們。一旦撞擊到物體表面，就回收這個對象，將其保存以備後用。

這種方法將減少反復創建和銷毀對象的計算和內存成本。

至於 游戲 時間的同步，存在著多種計算方法：

1、時間是與渲染分開計算，即使存在跳幀， 游戲 也能精確地表示對象。這種方法需要計算自上次渲染之後經過的確切時間。

2、計算每一幀的時間，將物理引擎綁定到幀速率。如果禁用幀速率上限，或開始丟幀，則坦盯會看到加速或卡頓的效果。

而且，這種演算法在子彈速度足夠快時，可能會遇到對象彼此「互穿」的情況，盡管它們在引擎中從未重疊。

有沒有辦法結合了以上兩種方法的優點呢？答案是有的。

最簡單的辦法就是不同武器使用不同的引擎。

大多數FPS 游戲 引擎可以處理兩種類型的子彈模擬。這樣就可以選擇擁有各種各樣的武器。《俠盜獵車手》和《半條命》等 游戲 都具有可以支持兩種物理孫信困類型的武器。

比如《光環》中的突擊步槍使用命中掃描引擎，而刺針槍使用子彈彈道模型。

游戲 開發人員還可以混合使用兩種技術來彌補每個系統的弱點，從而提供更加逼真的體驗。

例如，要解決物體從彈道互穿的問題，可以在引擎的每個時刻上繪制子彈射線，查看射線是否會相交。

也可以混合兩種演算法以增強 游戲 的功能。

《狙擊精英》系列就是一個很好的例子。扣動扳機後，引擎將使用hitscan來確定子彈是否足夠靠近目標以觸發慢動作。如果結果為true，引擎將在子彈時間內計算彈道。

參考鏈接：https://www.gamasutra.com/blogs/TristanJung/20191206/355250/How_Do_Bullets_Work_in_Video_Games.php

⑵ 高一物理題：在一根軸上相隔S=1m安裝平行薄圓板

主要是計算角速度：每分鍾3000轉
一轉是多少？360度
所以每秒轉 360度×3000/60s=18000度/s
所以子彈在通過兩薄板之間距離1m的時間內 薄板轉過了30度
從而可以計算這段時間是多長 即 角位移除以角速度=30/18000=1/600s
然後就可以計算速度位移除以時間 得到子彈速度600m/s

p.s 題意大概是這樣：考慮復雜一點半徑夾角30度 也可能其實在子彈飛過1m的時間內
薄板已經轉了360+30 或360-30 或720+30、720-30.。。。。。。
所以題目應該說明白是什麼槍的 子彈
手槍子彈的速度就比較低，它主要供手槍和沖鋒搶使用。一般槍口初速為300M/S或更低。
步槍的速度則高些，速度為700-900M/S的樣子。
狙擊步槍和重機槍的彈丸速度則更高點在800-1000M/S的樣子
所以如果是已經轉過了一圈或者大半圈，按以上演算法 子彈速度才40m/s多點
這時候怎麼也得考慮重力產生的垂直速度了吧～～哈哈