子弹算法

⑴ 射击游戏里的子弹是如何飞行的

从第一款FPS 游戏 《德军总部3D》出现以来，这种类型的 游戏 广受好评，创新的玩法也层出不穷，比如“吃鸡”。

但是你知道 游戏 里的子弹是怎么飞行的吗？

早期，它和现实世界中的子弹完全不一样，很多玩家合理地利用了这个bug，比如CS里的甩狙。

随着PC运算能力的提高，子弹的算法也在不断进步，弹道的效果越来越真实。

最近一位软件工程师Tristan Jung在 游戏 论坛上总结了FPS 游戏 的一些子弹轨迹算法。让我们一起来看看FPS 游戏 这二十多年来发生的变化。

早期的FPS 游戏 都采用一种“光线投射”（ray casting）的技术，用枪口发射出去的射线来确定子弹的轨迹。光线投射可以确定与光线相交的第一个对象。

在FPS里，这种算法叫做“命中扫描”（hitscan），当你扣下扳机时，物理引擎会计算下面几件事：

如果引擎发现你有物体挡住了子弹的路径，就是通知系统该物体被击中。

hitscan的核心很简单，至于物体被子弹击中后的下一步逻辑是什么，可以根据 游戏 要求定义：

1、如果允许子弹穿透，那么它将穿透路线上的所有物体；

2、消除最大的射线范围，就可以一直发射出激光，直到命中物体为止；

3、将某些表面设置为具有反射性，可以将子弹弹开。

使用hitscan算法，最大的好处是计算简单快速，不需要额外的内存或处理时间即可构建新的物理对象。这也意味着在多人 游戏 时，所需的网络资源也最少。

因此，行业中的许多 游戏 都将hitscan用作射击算法也就不足为奇了。

不仅《德军总部3D》和《毁灭战士》这些经典 游戏 采用，连近年来的一些热门 游戏 也是。比如《守望先锋》、《使命召唤》里的一些武器即是采用hitscan算法。

但是hitscan还是存在着一些缺陷。

首先，子弹的速度是无限的，比光速还快，瞬间到达被击中的物体。即使你离目标很远，只要你开枪的一瞬间，对手在准星上，就必死无疑。

其次，子弹的路径是直线，没有考虑风向、重力等因素，即使在建模的时候把路径改成曲线，但是在子弹射出后也无法更改路径。

为了让射击 游戏 更真实，就需要使用另一种方法。

这个算法听起来很花哨，其实很简单。

武器射出的每颗子弹，都会在环境中创建一个新的物理对象，有着自己的质量、速度和引擎要计算的命中框。

由于每个弹丸都是独立存在的，因此可以考虑风力、摩擦、重力和温度等因素。任何作用在子弹上的力都会改变其方向。

而且在这种算法下，子弹不会瞬间移动，还可以实现以下功能：

1、在一些 游戏 中有“子弹时间”特效；

2、如果长距离狙击移动目标，需要提前目标的估计移动量则念；

3、实现榴弹等爆炸物的延迟爆炸。

但是在进行多人 游戏 时，服务器将需要做更多的计算，来确保所有对象都同步，并且必须解决不同客玩家之间的差异或冲突，以免在同一台服务器上给玩家带来不一致的体验。

一个方法是，在 游戏 时间之前加载对象的“池”，并在需要时“弯曲并启用”它们。一旦撞击到物体表面，就回收这个对象，将其保存以备后用。

这种方法将减少反复创建和销毁对象的计算和内存成本。

至于 游戏 时间的同步，存在着多种计算方法：

1、时间是与渲染分开计算，即使存在跳帧， 游戏 也能精确地表示对象。这种方法需要计算自上次渲染之后经过的确切时间。

2、计算每一帧的时间，将物理引擎绑定到帧速率。如果禁用帧速率上限，或开始丢帧，则坦盯会看到加速或卡顿的效果。

而且，这种算法在子弹速度足够快时，可能会遇到对象彼此“互穿”的情况，尽管它们在引擎中从未重叠。

有没有办法结合了以上两种方法的优点呢？答案是有的。

最简单的办法就是不同武器使用不同的引擎。

大多数FPS 游戏 引擎可以处理两种类型的子弹模拟。这样就可以选择拥有各种各样的武器。《侠盗猎车手》和《半条命》等 游戏 都具有可以支持两种物理孙信困类型的武器。

比如《光环》中的突击步枪使用命中扫描引擎，而刺针枪使用子弹弹道模型。

游戏 开发人员还可以混合使用两种技术来弥补每个系统的弱点，从而提供更加逼真的体验。

例如，要解决物体从弹道互穿的问题，可以在引擎的每个时刻上绘制子弹射线，查看射线是否会相交。

也可以混合两种算法以增强 游戏 的功能。

《狙击精英》系列就是一个很好的例子。扣动扳机后，引擎将使用hitscan来确定子弹是否足够靠近目标以触发慢动作。如果结果为true，引擎将在子弹时间内计算弹道。

参考链接：https://www.gamasutra.com/blogs/TristanJung/20191206/355250/How_Do_Bullets_Work_in_Video_Games.php

⑵ 高一物理题：在一根轴上相隔S=1m安装平行薄圆板

主要是计算角速度：每分钟3000转
一转是多少？360度
所以每秒转 360度×3000/60s=18000度/s
所以子弹在通过两薄板之间距离1m的时间内 薄板转过了30度
从而可以计算这段时间是多长 即 角位移除以角速度=30/18000=1/600s
然后就可以计算速度位移除以时间 得到子弹速度600m/s

p.s 题意大概是这样：考虑复杂一点半径夹角30度 也可能其实在子弹飞过1m的时间内
薄板已经转了360+30 或360-30 或720+30、720-30.。。。。。。
所以题目应该说明白是什么枪的 子弹
手枪子弹的速度就比较低，它主要供手枪和冲锋抢使用。一般枪口初速为300M/S或更低。
步枪的速度则高些，速度为700-900M/S的样子。
狙击步枪和重机枪的弹丸速度则更高点在800-1000M/S的样子
所以如果是已经转过了一圈或者大半圈，按以上算法 子弹速度才40m/s多点
这时候怎么也得考虑重力产生的垂直速度了吧～～哈哈