本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：Owl、翻翻，题图来自：视觉中国


上周五，《塞尔达传说 王国之泪》全球发售，身边有不少朋友（包括我自己）都摩拳擦掌，提前请好了海拉鲁探亲假，打算在快乐老家再展身手。


新作《王国之泪》里，除了前作里有的战斗系统之外，最引人注目的新增核心玩法就是“究极手”。


简单来说，“究极手”就跟乐高一样，能让玩家发挥想象力，把游戏里的基本零件组合在一起，用木头、金属、轮子、发动机、风扇等等等等的一系列元素，做出有各种功能的装置。


I have a pen， i have an apple， ah! Apple pen！｜@Owl


在这个高度开放的世界里，各种物理和化学要素的规则都和现实中相似，比如火会点燃草，水会导电，金属武器也可以连通电路，过于沉重的装备需要更多风扇来提供升力等等。


塞尔达：林克到哪里了？林克：到蒸汽时代了


但进入了《王国之泪》，勇者们才发现新冒险的开端并不像想象的那么顺利，不少人刚一出门就被狠狠教做人——这难道不是个幻想类游戏吗？这游戏怎么该死的真实，不会点物理还真不能玩了！


物理不好的，竞选弱智吧吧主


犹记得前作里，玩家们在网上争相整活当海拉鲁恶霸，但这次不一样了，大家开始争相竞选弱智吧吧主。弱智的原因非常一致，那就是把学过的物理知识全部还给老师了。


刚进入世界不久，遇到的第一个坎儿是一条河，林克需要用风扇和木头拼成一个木筏过河。先用四根木头拼成一个舒服的大筏子，再随便把风扇往上一杵——诶，这小船就是原地转圈儿，不往前走。


这船他怎么不会直着走啊？｜@Owl


下一个坎儿是做小车。好家伙，车轮子粘在木板上，寸步难行。


友友们，我拼的小车怎么不会动啊｜小红书@火野丽莎


有弱智吧吧主，就有物理科代表。


拼出了坦克还不能算结束，足够严谨的玩家会在车后面放上两坨大石头，完美的配重让战车平稳推进，就算上坡下坡也不会整个撅过去。


在我追逐小车时，已经有人做出了光棱坦克｜小红书@HoyA


甚至有人已经开始拿在游戏里做实验演示，当物理学家了。


三球平衡是一个经典的物理实验，两边的球重量一致，力臂长度相同，可以让系统的重心也维持在支撑面中，从而保持一种“不倒翁”的状态。这个在现实世界里能完成的物理实验，在游戏里也可以完美复刻。


你甚至能在《王国之泪》里演示不倒翁原理 | 袋底洞@Bilibili


我算是明白了，超开放世界也不能绕过牛顿，物理不好的人，真的会被塞尔达制裁！


会物理的，看了也沉默


既然这游戏里的物理模型这么真实，那我们就可以好好算算其中的一些参数了。


游戏里最重要的动力道具之一是风扇，不管是发动小车，还是要让飞行器升空，都得用风扇提供动力。想知道让各种组装件飞起来需要几个风扇，海拉鲁的重力就成了关键问题了。


为了算出海拉鲁大陆上的重力加速度，我们让林克在不装载任何装备的情况下，从空岛上直接进行自由落体运动。


通过比对录屏时间与游戏系统时间，我们发现现实中的1秒等于游戏中的1海拉鲁分钟，下降高度可以通过右下角Z轴数值的变化得出，单位假定为海拉鲁米。


通过记录，我们得出高度随时间变化数值如下：



可以发现，在2海拉鲁分后，林克下落的速度就变成固定数值：60海拉鲁米/海拉鲁分。这时可以当作风阻与重力达到平衡，也就是达到了终端速度（倒也非常合理）。


根据公式，只需要知道林克的质量，就能计算出此时的重力加速度了！


等等，林克多重啊？我们发现有人在前作《旷野之息》里，通过神庙的天平算出了林克的体重：7颗苹果+2根辣椒。


再仔细一看，发现林克把地上物体拿在手里时，物体的重量就会变为0……


好家伙，老任这是给了林克把东西变为0克的能力啊？｜小红书@超级火恐龙


算到这儿，我的经典物理体系已经崩塌了，在虚构里寻找真实的我脑子果然有问题……虽然这套海拉鲁物理学的具体参数难以计算，但在游戏中，最坚挺的一个规律倒也不难被发现：平衡。


不论是在建造飞行器时，还是在用风扇推进时，升力的多少不是大问题，前后左右的配重平衡和风力方向的对称才是不翻车的关键。


原来这不是考物理，而是在考轴对称图形啊！


真假结合的“海拉鲁物理学”


这套真假参半的物理学体验，背后全靠物理引擎（Physics engine）的加持。


使用计算机模拟现实中物体的物理特性并不是什么新鲜事物，二战期间就有科学家研发了电子数字积分计算机（ENIAC，Electronic Numerical Integrator and Computer）来计算火炮的射程[1]。


到了20世纪末，物理在游戏中的应用也发展起来。2000年，随着赛车游戏Harley-Davidson: Wheels of Freedom的发布，Havok物理引擎正式进入了人们的视线。而塞尔达的两部开放世界大作里，用的正是Havok引擎的升级版。


物理引擎可以说是一套求解数学与物理方程的程序，但它通常又不是独立的程序，而是更大应用中的一个子系统，就像是车里的引擎在驱动着其他部分的工作。


模拟真实世界本来就不是一件容易的事情，而任天堂在塞尔达里想做得更多：制造一套虚假的“游戏物理学”系统。


“虚假”的游戏物理学为了更真实的游戏体验｜GDC/Youtube


在2017年的游戏开发者大会上，塞尔达的开发团队就提到使用物理引擎并不是为了完全符合现实，而是为了满足游戏设计。所以游戏中不仅有重力、风力这种很真实的元素，也包含了时停、磁力等并不符合物理学设定的能力。


而要在开放世界的游戏里完美实现这一套系统，真的很难。当时《旷野之息》一度延期，很大程度就是因为物理引擎的开发上遇到困难。在早期的采访里[2]，塞尔达的设计师提到，有一次他试玩最新版本时，发现本该在一个区域里的物体都不见了，咨询程序员后才发现问题所在：游戏里的风吹走了所有的物体。


除此之外，塞尔达里还暗含着一套“化学引擎”。这套化学引擎将游戏里的对象划分为材料和元素，而后者包含了火、电、水、冰等不以固定形态出现的物体。


物理引擎主管的碰撞与运动，加上化学引擎主管的物体状态，组成了海拉鲁大地上的一整套规则。在续作《王国之泪》中，这套规则以更自由的形式展开，排列组合出各种充满想象力的玩法。在“塞尔达物理学”的加持下，玩家可以化身“灾厄林克”，成为海拉鲁上空最恐怖的物理学大师。


你可以当物理学狂魔开高达，也可以当弱智吧吧主，谁也不能说这就不是真正的快乐。这也许就是游戏的魅力吧！


参考文献

[1]https://www.britannica.com/technology/ENIAC

[2]https://www.eurogamer.net/zelda-breath-of-the-wild-boss-eiji-aonuma-on-the-large-extra-burden-of-moving-to-nintendo-switch


本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：Owl、翻翻