Kurz erklärt · Spielmechanik
Eine Physik-Engine ist der Teil eines Spiels, der physikalische Vorgänge wie Schwerkraft, Bewegung, Zusammenstöße, Reibung und Abprallen berechnet. Sie bestimmt viele Male pro Sekunde, wo sich jedes Objekt befindet und wie es auf andere reagiert.
Auch: Physics Engine, Physikengine, Physik-Simulation, Spielphysik, Physiksimulation
Was ist eine Physik-Engine?
Eine Physik-Engine (englisch Physics Engine) ist ein Programmteil, der dafür sorgt, dass sich Dinge in einem Spiel glaubwürdig bewegen. Ein Ball fällt nach unten, prallt vom Boden ab und rollt aus; eine Kiste kippt, wenn man sie anstößt; eine Brücke schwankt unter einem Auto.
Engine heißt Motor oder Antrieb. Gemeint ist ein Baustein, der eine Aufgabe im Hintergrund erledigt: So wie eine Grafik-Engine Bilder zeichnet, berechnet die Physik-Engine Bewegungen. Sie kann für ein Spiel selbst geschrieben oder als fertige Programmbibliothek eingebunden sein.
Physik-Engines werden nicht nur in Spielen eingesetzt, sondern auch in Simulationen und für Spezialeffekte in Filmen. In Spielen gilt dabei meist: Schnelligkeit geht vor Genauigkeit, denn alles muss in Echtzeit berechnet werden.
Wie funktioniert eine Physik-Engine?
Eine Physik-Engine arbeitet in kleinen Zeitschritten, oft viele Dutzend Mal pro Sekunde. In jedem Takt läuft dieselbe Schleife ab:
- Kräfte anwenden: Schwerkraft, Wind, Antrieb oder ein Stoß verändern die Geschwindigkeit jedes Objekts.
- Bewegung berechnen: Aus der Geschwindigkeit ergibt sich die neue Position für diesen kurzen Zeitschritt.
- Kollisionen erkennen: Die Engine prüft, welche Objekte sich jetzt berühren oder überlappen. Dafür nutzt sie vereinfachte Formen wie Kreise oder Kästen, ähnlich einer Hitbox.
- Kollisionen auflösen: Überlappende Objekte werden auseinandergeschoben und prallen ab. Wie stark, hängt von Elastizität und Reibung ab.
Weil die Schritte so klein sind, wirkt das Ergebnis flüssig. Viele Engines rechnen mit einem festen Zeitschritt, unabhängig von der Bildrate. Das macht die Simulation stabiler, und Ergebnisse lassen sich leichter wiederholen.
Was kann eine Physik-Engine berechnen?
- Starre Körper: Kugeln, Kisten und Fahrzeuge, die sich bewegen und drehen, aber nicht verformen.
- Gelenke und Federn: Verbindungen wie Radaufhängungen, Ketten oder Hängebrücken.
- Reibung und Rollwiderstand: Sie bremsen Bewegungen und hängen vom Untergrund ab.
- Elastizität: Sie bestimmt, wie viel Schwung ein Objekt beim Aufprall behält.
- Weiche Körper und Flüssigkeiten: Stoff, Gummi oder Wasser sind deutlich aufwendiger zu berechnen und kommen seltener vor.
Spiele müssen dabei nicht exakt wie die Wirklichkeit sein. Oft wird Physik bewusst vereinfacht oder übertrieben, damit sie sich gut anfühlt und steuern lässt – Hauptsache, sie ist in sich stimmig.
Physik-Engine oder Teilchen-Simulation?
Nicht jede Spielphysik braucht eine klassische Engine. Sandkasten-Spiele nach dem Falling-Sand-Prinzip behandeln jedes Körnchen als Teilchen, das nach einfachen Regeln fällt, fließt oder aufsteigt. Das wirkt physikalisch, rechnet aber nicht mit Kräften und Stößen, sondern mit Regeln für benachbarte Felder auf einem Raster.
Typisch für Physikspiele ist, dass vieles nicht geplant, sondern berechnet ist: Eine Kugel stößt die nächste an, ein Kistenberg stürzt um, und schon entsteht eine Kettenreaktion. Genau dieses Unvorhersehbare macht den Reiz aus – in einem Merge-Spiel mit Physik ebenso wie in einem Rennspiel.
Physik-Engine in Spielen auf Player 0o5
Kugelkuller
Kugelkuller ist ein Merge-Puzzle mit echter Physik: Die Kugeln rollen, stapeln und schubsen sich wie echte Gegenstände. Haben sich Kugeln verkeilt, rüttelt „Schütteln“ das Glas durch.
Bumpy Buggy
In Bumpy Buggy folgt alles einer echten Physik: Der Buggy federt ein, Wippen kippen unter seinem Gewicht, Brücken schwanken, Kisten und Kugeln rollen davon. In der Luft drehst du das Auto mit Gas und Bremse.
Puttmeister
In Puttmeister wird der Ball durch Reibung langsamer, rollt Hänge hinunter und prallt von Banden ab. Ins Loch fällt er nur, wenn er nicht zu schnell ist – sonst rollt er über den Rand hinweg.
Bananenduell
In Bananenduell bestimmen Winkel, Kraft, Wind und Schwerkraft die Flugbahn. Du wählst die Schwerkraft von Mond (1,6 m/s²), Mars (3,7 m/s²) oder Erde (9,8 m/s²), dazu verändern vier Windstufen jeden Wurf.
Neutron Sbike
Neutron Sbike hat eine Fahrphysik, bei der Haftung und Rollwiderstand von Belag und Reifen abhängen. Auf Schotter, Matsch und Sand gibt es in Kurven weniger Halt.
Häufige Fragen zu Physik-Engine
Was macht eine Physik-Engine im Spiel?
Sie berechnet, wie sich Objekte bewegen und gegenseitig beeinflussen: Fallen durch Schwerkraft, Zusammenstöße, Abprallen und Abbremsen durch Reibung.
Ist Spielphysik realistisch?
Nur so weit, wie es dem Spiel hilft. Oft wird sie vereinfacht oder übertrieben, damit sie sich gut steuern lässt und Spaß macht.
Was ist der Unterschied zwischen Physik-Engine und Grafik-Engine?
Die Physik-Engine berechnet, wo sich Objekte befinden und wie sie zusammenstoßen. Die Grafik-Engine zeichnet das Ergebnis anschließend auf den Bildschirm.
Welche Spiele auf Player 0o5 setzen auf Physik?
Unter anderem das Merge-Puzzle Kugelkuller, das Fahrspiel Bumpy Buggy und das 3D-Minigolf Puttmeister. In Bananenduell bestimmen Schwerkraft und Wind die Flugbahn.
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