د فزیک انجن د کمپیوټر سافټویر دی چې د ځینې فزیکي سیسټمونو نږدې سمول چمتو کوي ، لکه د سخت بدن متحرکات ( د ټکر کشف په شمول )، د نرم بدن متحرکات ، او د مایع متحرکات ، د کمپیوټر ګرافیک ، ویډیو لوبو او فلم ( CGI) په ډومینونو کې کارول کیږي. ). د دوی اصلي کارونې په ویډیو لوبو کې دي (په عموم ډول د مینځني ویر په توګه ) ، په کوم حالت کې سمولونه په ریښتیني وخت کې دي . اصطلاح کله ناکله په عمومي ډول د فزیکي پیښې د سمولو لپاره د سافټویر سیسټم تشریح کولو لپاره کارول کیږي ، لکه د لوړ فعالیت ساینسي سمول .
په عمومي ډول د فزیک انجنونو دوه ټولګي شتون لري : ریښتیني وخت او لوړ دقیق. د لوړ دقیق فزیک انجنونه د خورا دقیق فزیک محاسبه کولو لپاره ډیر پروسس کولو ځواک ته اړتیا لري او معمولا د ساینس پوهانو او کمپیوټر متحرک فلمونو لخوا کارول کیږي. د ریښتیني وخت فزیک انجنونه - لکه څنګه چې په ویډیو لوبو او د متقابل کمپیوټري نورو ډولونو کې کارول کیږي - د لوبې لوبې لپاره په مناسب نرخ کې ځواب ویلو لپاره د لوبې لپاره د وخت په تیریدو سره د محاسبې لپاره ساده محاسبې او کم شوي درستیت کاروي. د فزیک انجن په اصل کې یو لوی کیلکولیټر دی چې ریاضیات د فزیک انډول کولو لپاره اړین دي. [1]
د لومړي عمومي هدف کمپیوټرونو څخه یو، ENIAC ، د فزیک انجن د خورا ساده ډول په توګه کارول کیده. دا د متحده ایالاتو د اردو اټکل سره د مرستې لپاره د بالستیک میزونو ډیزاین کولو لپاره کارول شوی و چیرې چې د مختلف زاویه او ټوپکو تورونو څخه د توغول کیدو په وخت کې د مختلف ډله ایزو توپخانو مرمۍ به د باد له امله رامینځته شوي توپان محاسبه کړي. پایلې یوازې یو ځل محاسبه شوې، او په چاپ شوي میزونو کې جدول شوي چې د توپخانې قوماندانانو ته سپارل شوي.
د فزیک انجنونه عموما د 1980s راهیسې په سوپر کمپیوټرونو کې د کمپیوټري مایع ډینامیک ماډلینګ ترسره کولو لپاره کارول شوي ، چیرې چې ذرات د ځواک ویکتورونه ګمارل شوي چې د گردش ښودلو لپاره یوځای شوي. د سرعت او لوړ دقیقیت اړتیاو له امله، د ویکتور پروسیسرونو په نوم پیژندل شوي ځانګړي کمپیوټر پروسیسرونه رامینځته شوي ترڅو محاسبه ګړندۍ کړي. دا تخنیکونه د هوا وړاندوینې کې د هوا نمونې نمونې کولو لپاره کارول کیدی شي ، د هوا او د اوبو ډک یا د موټرو وسایطو ډیزاین کولو لپاره د باد تونل ډیټا په شمول د ریس کار، او د تودوخې سنکونو ښه کولو لپاره د کمپیوټر پروسیسرونو حرارتي کولنګ . لکه څنګه چې په کمپیوټر کې د ډیری محاسبې څخه ډک پروسې سره، د سمول درستیت د سمولیشن حل او د محاسبې دقیقیت سره تړاو لري؛ کوچني بدلونونه چې په سمولیشن کې ندي ماډل شوي کولی شي د وړاندوینې پایلې په جدي ډول بدل کړي.
د ټایر جوړونکي د فزیک سمولونه کاروي ترڅو معاینه کړي چې څنګه د ټایرونو نوي ډولونه به په لندبل او وچو شرایطو کې کار وکړي ، د مختلف انعطاف نوي ټایر موادو په کارولو سره او د وزن پورته کولو مختلف کچو لاندې.
په ډیری کمپیوټر لوبو کې، د پروسیسرونو سرعت او د لوبې لوبې د سمولو دقت څخه ډیر مهم دي. دا د فزیک انجنونو لپاره ډیزاینونو ته لار هواروي چې په ریښتیني وخت کې پایلې تولیدوي مګر دا یوازې د ساده قضیو لپاره او په ځانګړي ډول د یو څه نږدې کیدو سره د ریښتیني نړۍ فزیک نقل کوي. ډیری وختونه نه، سمول د ریښتینې سمول پر ځای د "ادراک سره سم" اټکل چمتو کولو لپاره چمتو کیږي. په هرصورت، د لوبې ځینې انجنونه، لکه سرچینه ، په پزلونو یا جنګي حالتونو کې فزیک کاروي. دا ډیر دقیق فزیک ته اړتیا لري ترڅو د بیلګې په توګه، د یو څیز سرعت کولی شي یو خنډ ودروي یا یو ډوب شوی څیز پورته کړي.
په تیرو وختونو کې د فزیکي پلوه د کرکټر متحرکاتو یوازې د بدن سخت متحرکات کارولي ځکه چې دوی ګړندي او اسانه دي محاسبه کول ، مګر عصري لوبې او فلمونه د نرم بدن فزیک کارولو پیل کوي . د نرم بدن فزیک د ذراتو اغیزو، مایعاتو او ټوکر لپاره هم کارول کیږي. د محدود مایع متحرکاتو ځینې شکلونه ځینې وختونه د اوبو او نورو مایعاتو او همدارنګه د هوا له لارې د اور او چاودنو جریان سمولو لپاره چمتو کیږي.
په لوبو کې شیان د لوبغاړي، چاپیریال او یو بل سره اړیکه لري. عموما، په لوبو کې ډیری 3D توکي د دوه جلا میشونو یا شکلونو لخوا نمایش کیږي. یو له دې میشونو څخه خورا پیچلي او مفصل شکل دی چې لوبغاړي ته په لوبو کې لیدل کیږي ، لکه یو ګلدان چې ښکلي منحل شوي او لوپنګ لاسي سره. د سرعت هدف لپاره، د فزیک انجن ته د اعتراض نمایندګۍ لپاره یو ثانیه، ساده پټ میش کارول کیږي ترڅو د فزیک انجن د مثال ګلدان د ساده سلنډر په توګه چلند وکړي. په دې توګه دا به ناشونې وي چې په ګلدان کې د لاسي سوري له لارې راډ داخل کړئ یا پروجیکل ډزې وکړئ، ځکه چې د فزیک انجن ماډل د سلنډر پر بنسټ والړ دی او د لاسونو څخه خبر نه دی. ساده میش چې د فزیک پروسس کولو لپاره کارول کیږي ډیری وختونه د ټکر جیومیټري په نوم یادیږي. دا کیدای شي یو تړلی بکس ، ساحه، یا محدب خولۍ وي . هغه انجنونه چې د تصادم کشف لپاره د وروستي شکل په توګه بانډینګ بکسونه یا بانډینګ ساحې کاروي خورا ساده ګڼل کیږي. په عمومي ډول یو بانډینګ بکس د پراخې مرحلې د ټکر کشف لپاره کارول کیږي ترڅو د احتمالي ټکرونو شمیر کم کړي مخکې لدې چې د ټکر کشف کولو په تنګه مرحله کې د میش ټکر کشف باندې ګران میش ترسره شي.
د جلا ټکر په کشف کې د دقیقیت بل اړخ د فریم ریټ یا په هر ثانیه کې د شیبو شمیر شامل دي کله چې فزیک محاسبه کیږي. هر چوکاټ د نورو ټولو چوکاټونو څخه جلا ګڼل کیږي، او د چوکاټونو ترمنځ ځای نه محاسبه کیږي. یو ټیټ فریم ریټ او یو کوچنی ګړندی حرکت کونکي څیز د داسې حالت لامل کیږي چیرې چې اعتراض د فضا له لارې په اسانۍ سره حرکت نه کوي بلکه داسې بریښي چې په فضا کې له یوې نقطې څخه بل ځای ته ټلیفون کوي ځکه چې هر چوکاټ محاسبه کیږي. پروجکټایلونه چې په کافي اندازه په لوړ سرعت حرکت کوي هدفونه له لاسه ورکوي، که چیرې هدف دومره کوچنی وي چې د ګړندي خوځنده پروجکټایل محاسبه شوي چوکاټونو تر مینځ واټن کې ځای په ځای شي. د دې نیمګړتیا د لرې کولو لپاره مختلف تخنیکونه کارول کیږي، لکه د دویم ژوند د تیر په څیر د پروجکټیلونو نمایش د چوکاټونو د تشې څخه ډیر اوږد د ناڅرګنده تعقیبي لکۍ سره د هر هغه شی سره ټکر کوي چې کیدای شي د حساب شوي چوکاټونو ترمنځ مناسب وي. په مقابل کې، د دوامداره ټکر کشف لکه په بلیټ یا هاوک کې دا ستونزه نه پیښیږي.
د بانډینګ بکس پراساس د سخت بدن فزیک سیسټمونو کارولو بدیل د محدود عنصر پراساس سیسټم کارول دي. په داسې یو سیسټم کې، د 3D څیز څخه 3-dimensional، Volumtric tessellation رامنځته کیږي. ټیسلیشن د یو شمیر محدودو عناصرو په پایله کې رامینځته کیږي کوم چې د څیز د فزیکي ملکیتونو اړخونه څرګندوي لکه سختۍ ، پلاستیکي او د حجم ساتنه. یوځل چې جوړ شي ، محدود عناصر د 3D څیز کې د فشار ماډل کولو لپاره د حل کونکي لخوا کارول کیږي. فشار د لوړې کچې ریالیزم او انفرادیت سره د فریکچر ، خرابوالي او نورو فزیکي تاثیراتو چلولو لپاره کارول کیدی شي. لکه څنګه چې د ماډل شوي عناصرو شمیر ډیریږي، د فزیکي چلند ماډل کولو لپاره د انجن وړتیا وده کوي. د 3D څیز بصری نمایش د محدود عنصر سیسټم لخوا په CPU یا GPU کې د ډیفارمیشن شیډر کارولو له لارې بدل شوی. د محدود عنصر پراساس سیسټمونه په لوبو کې د کارونې لپاره غیر عملي و ځکه چې د فعالیت سر سر او د 3D هنر توکو څخه د محدود عنصر نمایندګیو رامینځته کولو لپاره د وسیلو نشتوالي له امله. د لوړ فعالیت پروسیسرونو او وسیلو سره د ګړندۍ حجمیتریک ټیسلیشنونو رامینځته کولو لپاره ، د ریښتیني وخت محدود عنصر سیسټمونه په لوبو کې کارول پیل شوي ، د سټار وار سره پیل کیږي: ځواک خلاص شوی چې د لرګیو ، فولادو د تخریب او تخریب اغیزو لپاره ډیجیټل مالیکولر ماده کارولې . غوښه او نباتات د الګوریتم په کارولو سره چې د ډاکټر جیمز اوبراین لخوا د هغه د پی ایچ ډی مقالې د یوې برخې په توګه رامینځته شوی. [2]
په ریښتینې نړۍ کې، فزیک تل فعال وي. زموږ په کایناتو کې د ټولو ذرو لپاره د براونین حرکت دوامداره جریان شتون لري ځکه چې ځواکونه د یو بل په وړاندې شا او خوا فشار راوړي. د لوبې فزیک انجن لپاره ، دا ډول دوامداره فعال دقیقیت په غیر ضروري توګه د محدود CPU ځواک ضایع کوي، کوم چې کولی شي ستونزې رامینځته کړي لکه د چوکاټ کمیدل . په دې توګه، لوبې کولی شي د شیانو په اړه د فزیک محاسبې غیر فعالولو سره شیان "خوب" ته واچوي چې په یو ټاکلي وخت کې یو ځانګړي فاصله نه وي تللي. د مثال په توګه، د 3D مجازی نړۍ دوهم ژوند کې ، که چیرې یو څیز په فرش کې آرام وي او څیز په دوه ثانیو کې له لږ تر لږه فاصلې څخه تیر نشي، نو د فزیک محاسبې د اعتراض لپاره غیر فعال کیږي او په ځای کې کنګل کیږي. څيز تر هغه وخته پورې منجمد پاتې کيږي تر څو چې د يو بل فعال فزيکي څيز سره د ټکر وروسته د څيز لپاره د فزيک پروسس بيا فعال نه شي. [3]
د ویډیو لوبو لپاره د فزیک انجنونه معمولا دوه اصلي برخې لري، د ټکر کشف / د ټکر غبرګون سیسټم، او د متحرکاتو سمولو برخه د هغو ځواکونو حل کولو لپاره مسؤل دي چې په نقل شوي شیانو اغیزه کوي. عصري فزیک انجنونه ممکن د مایع سمولونه ، د حرکت کنټرول سیسټمونه او د شتمنیو ادغام وسیلې هم ولري. د جامدونو د فزیکي انډول لپاره درې لوی مثالونه شتون لري: [4]
په نهایت کې ، د هایبرډ میتودونه ممکن دي چې د پورتنۍ تمثیل اړخونه سره یوځای کړي.
د فزیک انجن ریالیزم لومړنی حد د الګوریتمونو د ورو همغږي له امله د محدودیت حلونو او ټکر پایله اټکل شوې پایله ده. د ټکر کشف په خورا ټیټ فریکونسۍ کې محاسبه کیدی شي د دې لامل شي چې شیان له یو بل څخه تیریږي او بیا د غیر معمولي سمون ځواک سره بیرته وګرځول شي. له بلې خوا، د عکس العمل ځواک نږدې پایلې د عادي پروجیکټ شوي Gauss Seidel محلول ورو همغږي له امله دي چې په پایله کې غیر معمولي توپ وهل کیږي. هر ډول آزاد حرکت مرکب فزیک څیز کولی شي دا ستونزه وښیې، مګر دا په ځانګړې توګه د لوړ فشار لاندې د زنځیر لینکونو اغیزه کوي، او د څرخ شوي شیانو په فعاله توګه فزیکي بیرغ لرونکي سطحونه لري. لوړ دقیقیت د موقعیت / ځواک غلطی کموي، مګر د محاسبې لپاره د CPU لوی ځواک ته اړتیا لري.
د فزیک پروسس کولو واحد (PPU) یو وقف شوی مایکرو پروسیسر دی چې د فزیک محاسبې اداره کولو لپاره ډیزاین شوی ، په ځانګړي توګه د ویډیو لوبو فزیک انجن کې . د محاسبې مثالونه چې PPU پکې شامل دي ممکن د بدن سخت متحرکات ، د نرم بدن متحرکات ، د ټکر کشف ، د مایع متحرکات ، د ویښتو او جامو سمول، د محدود عنصر تحلیل ، او د شیانو ماتول شامل وي. نظر دا دی چې ځانګړي پروسیسرونه د کمپیوټر له CPU څخه د وخت مصرف کونکي دندې لرې کوي ، لکه څنګه چې GPU د اصلي CPU ځای کې د ګرافیک عملیات ترسره کوي. اصطلاح د Ageia د بازارموندنې لخوا رامینځته شوې ترڅو مصرف کونکو ته د دوی فزیکس چپ تشریح کړي. په CPU-GPU سپیکٹرم کې ډیری نور ټیکنالوژي د دې سره یو څه ځانګړتیاوې لري، که څه هم د Ageia حل یوازینی بشپړ ډیزاین و، بازار موندنه، ملاتړ شوی، او په سیسټم کې په ځانګړې توګه د PPU په توګه ځای پرځای شوی.
د فزیک پروسس کولو لپاره د هارډویر سرعت اوس معمولا د ګرافیک پروسس کولو واحدونو لخوا چمتو کیږي چې د عمومي محاسبې ملاتړ کوي ، یو مفهوم چې د ګرافیک پروسس کولو واحدونو (GPGPU) کې د عمومي هدف کمپیوټري په نوم پیژندل کیږي. AMD او NVIDIA د دوی وروستي ګرافیک کارتونو کې د سخت بدن متحرک کمپیوټرونو لپاره ملاتړ چمتو کوي.
د NVIDIA د GeForce 8 لړۍ د GPU پر بنسټ د نیوټون فزیک سرعت ټیکنالوژۍ ملاتړ کوي چې نوم یې د Quantum Effects Technology . NVIDIA د CUDA ( Compute Uniified Device Architecture ) ټیکنالوژۍ لپاره د SDK Toolkit چمتو کوي چې GPU ته دواړه د ټیټ او لوړې کچې API وړاندیز کوي. [5] د دوی د GPUs لپاره، AMD ورته SDK وړاندیز کوي، چې فلزي ته نږدې (CTM) نومیږي، کوم چې یو پتلی هارډویر انٹرفیس چمتو کوي.
PhysX د فزیک انجن یوه بیلګه ده چې کولی شي د GPGPU پر بنسټ هارډویر سرعت وکاروي کله چې شتون ولري.