ВСТУП

Практично всі шанувальники автоспорту знайомі з консольними та комп'ютерними іграми на автомобілях. Хто ще, а хто найменше намагався їздити в цій грі, або за допомогою геймпада, або недорогого керма. Не забуваючи, звичайно, 80-х і 90-х років, де були рекреаційні машини з машинами, де ви сідали пілотувати спортивний автомобіль або формулу1.

автомобіля

Завдяки досягненню технологій і, перш за все, зниженню ціни, завдяки якій її може мати майже будь-який домашній користувач, багато любителів автомобілів серйозніше ставляться до створення власного відсіку для водіння вдома (Кокпіт).

У цій статті ми будемо представляти майже всі концепції, які охоплюють це захоплення, щодня з більшою кількістю послідовників, і це обіцяє залишатися сильним, особливо завдяки наступним гаджетам, які вийдуть у 2015 році для широкої громадськості: щоб виділити окуляри для віртуальної реальності «ОКУЛОВИЙ РІФТ«, За допомогою якого занурення в тренажер набуває абсолютно нових вимірів.

У наступних статтях ми детально розберемо кожен із наступних термінів:

-АРКАДИ, МОДЕЛЮВАННЯ, ФІЗИКА, КОМП'ЮТЕРИ ТА ІМІТАЦІЙНЕ ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ, КОКПІТИ, КЕРМОВІ КОЛЕСА, ПЕДАЛІ, ПЕРЕКЛАДНИКИ І РУЧНІ ГАЛЬМИ, СИДЕННЯ, ДИСПЛЕЇ, ПРОЕКТОРИ, ОКУЛОВИЙ РІФТ, СИСТЕМИ УПРАВЛЕННЯ ВІБРАЦІЙНОЮ СИСТЕМОЮ, СИСТЕМИ РЕГУЛЮВАННЯ СИСТЕМ, МЕХАНІЗАЦІЙНА СИСТЕМА, МЕХАНІЗАЦІЙНА СИСТЕМА, МЕХАНІЗАЦІЙНА СИСТЕМА, ДВИГУННЯ НАЛАШТУВАННЯ АВТОМОБІЛЯ тощо.

І ми додамо багато інформації, пов’язаної з ними, але перш за все, ми зробимо цей посібник довідковим для всіх користувачів, які вирішать зануритися в Car Simulation.

АРКАДІЙ

Давайте спочатку визначимось, що це таке Аркадський: це загальний термін для аркадних відеоігор, доступних у громадських місцях розваг, торгових центрах, ресторанах, барах або спеціалізованих аркадах. І звичайно, в наших будинках.

Усі ми, хто виріс у 80-90-х роках, згадуємо їх із великою ностальгією. Можна сказати, що ми майже завжди були ними оточені. Вони вразили нас і змусили почуватися героями пригод, і звичайно, водіями автомобілів.

У той час перші персональні комп’ютери та консолі дійшли до домашнього користувача, на відстані світлових років від тих, кого ми знаємо сьогодні, але які подарували нам найкращі моменти нашого дитинства. Назви, такі як Pole Position, Out Run, Super Offroad, Virtua Racing, The Need for Speed, Sega Rally,…. вони змусили нас дуже насолоджуватися.

Правда полягає в тому, що ви бачите його зараз і не можете повірити, що він почувався пілотом, коли грав у цих аркадах. Але, чесно кажучи, це було саме так. Ви звикли до того, що мали на той час, і проживали це з великою напругою.

Минуло більше 20 років, і тепер можна сказати, що ми перебуваємо в іншому вимірі, адже все настільки просунулося, що це здається доісторичним.

Повертаючись до теми, яка стосується нас, ми скажемо, що ці ігри були аркадними, оскільки вони не імітували, що насправді сталося з автомобілем. Щоб нас зрозуміти, ви можете проїхати 300 км/год і пройти криву, як ніщо. Або зіткнувшись з іншими автомобілями, і нічого не відбувається з кузовом, гальмуючи з 200 км/год до 0 на 10 метрів ....

Протягом багатьох років подібні речі шліфувались, але прийшов час на вході в 21 століття, коли розвилка в дорозі була досягнута завдяки обчислювальній потужності комп'ютерних процесорів та електронних систем: По-перше, ігри, які продовжувались з метою стати відволіканням і насолодою для тих, хто ними користувався, без урахування "реалізму" (Аркадіан), та інші, які більше зосереджувались на автомобілях, які поводились (реагували) більш послідовно, залежно від дій, що здійснювались на них.

І до цього другого типу «ігор» вони були покликані Тренажери .

МОДЕЛЮВАННЯ

Тут я залишаю досить приблизне визначення Моделювання: «Моделювання - це процес проектування моделі реальної системи та здійснення досвіду з нею, щоб зрозуміти поведінку системи або оцінити нові стратегії - в межах, встановлених певним критерієм або набором з них - для робота системи ».

Насправді тренажери як такі вже використовувались у таких галузях, як медицина, промислове машинобудування, дизайн ... і звичайно, повітроплавання. Завдяки обчислювальній потужності, якої досягали комп’ютери, тепер можна було наслідувати реакції віртуальних систем, щоб проводити випробування та випробування перед фізичною розробкою остаточних проектів, або так, щоб студенти та майбутні пілоти автомобілів чи літаків могли побачити перше - передайте, як працюють ці віртуальні моделі, і наполегливо тренуйтеся, перш ніж відчувати це в реальному житті.

І звичайно, всім відомо, що команди Формули-1 протягом багатьох років використовували симулятори на мільйони євро для своїх пілотів, щоб тренуватися на трасах, в яких вони збираються брати участь, використовуючи фізику та параметри налаштування власні машини.

Що ж, повертаючись до комп'ютерних симуляторів водіння, можна сказати, що на початку 21 століття розпочалася нова ера, оскільки вона намагалася наслідувати реальну поведінку (реакція) автомобіля, такі як сили G та обертальні рухи, та наслідки, отримані від них, такі як аеродинаміка, недоуправління та перекидання, масообмін, зчеплення та знос шин, витрата бензину, фізичні пошкодження при ударі якимись предметами,…. залежно від дії (або за допомогою клавіатури, джойстика, геймпада або керма), що робив гравець.

І я кажу «комп’ютерні симулятори», бо можна сказати, що сьогодні це єдиний засіб, де ви можете ними насолоджуватися. У консолі чи ігровому пристрої ми говоримо не про симуляцію, а про аркаду, оскільки вони орієнтовані більше на задоволення домашнього користувача, ніж на Simracers (гравці симулятора водіння) більш вимогливі до Фізичний вбудовані та відчуття (Зворотній зв'язок), що їм передають машини.

Звичайно, це може змінитися в майбутньому, і що консолі мають справжні симулятори, але сьогодні, ми повинні бути чесними і сказати, що все ще існує великий розрив від консолі до ПК у питанні моделювання (як з автомобілів, так і з літаків)

(Я уявляю, що зараз ваша голова намагається засвоїти стільки понять, які можуть здатися вам новими. Не хвилюйтеся про це, продовжуйте читати).

Оскільки ми хочемо зосередитись на чистому та простому моделюванні, ми пояснюємо ці раніше згадані концепції нижче.

ФІЗИКА АВТОМОБІЛЯ (ДІЯ ТА РЕАКЦІЯ)

Давайте визначимось перш за все, що таке фізика

Фізика - це наука, яка спостерігає за Природою і намагається описати закони, що керують нею, за допомогою математичних виразів

Отже, коли ми маємо на увазі фізику симулятора, ми говоримо про те, щоб найкращим чином відтворити за допомогою математичних формул та логарифмів поведінку об’єктів (автомобілів).

Ну, читати може бути трохи нудно, але життєво важливо розуміти, що фізика тренажера повинна вести себе (якщо не 99%, принаймні 90%) так само, як це могло б статися в реальному житті.

І ми посилаємось на терміни Дія та Реакція, оскільки залежно від того, що ви робите з автомобілем, він повинен реагувати відповідно до фізики, встановленої в тренажері.

Наприклад, якщо автомобіль рухається зі швидкістю 100 км/год і гальма сухі, в тренажері він повинен діяти дуже схожим чином на реальність, тобто збільшуючи поздовжню силу G вперед, переносячи майже всю вагу на передню вісь автомобіля, стиснення/декомпресія передніх/задніх амортизаторів тощо.

Тут ми повинні радикально забути такі речі, як гальмування автомобілем у грі, і воно миттєво зупиняється, не виникаючи жодної фізичної реакції, як зазначені вище.

Тому фізика симулятора повинна бути одним із пріоритетів у розвитку, оскільки без них ми перетворюємо її на аркадну гру, ні більше, ні менше.

Але розробка цієї віртуальної фізичної моделі за допомогою комп’ютера, можливо, найскладніша для наслідування, оскільки існує десятки і десятки змінних, які можуть змінити поведінку автомобіля: погодні умови, температура колії, відносна вологість, знос і тип шин, різне налаштування автомобіля, нерівності або нерівності колії,…. і тому ми можемо продовжувати ще довго.

Тепер ми проаналізуємо основні фізичні реакції, які діють на автомобіль, коли він рухається.

  • G сили

G-сила - це міра прискорення, заснована на збільшенні швидкості руху предмета або людини за рахунок сили тяжіння.

Ми розрізняємо Подовжню G-силу (вперед і назад), Бічну (ліву та праву) та Вертикальну (вгору та вниз).

У перекладі на автомобілі 1G можна сказати як прискорення (або уповільнення) 35 км/год за 1 секунду (9,8 м/с2). Отже, якщо швидкість змінюється 70 км/год за 1 секунду, ми говоримо про 2G. Якщо вона змінюється 105 км/год за 1 секунду, це буде 3G. І так далі.

Але важливо сказати, що в багатьох випадках спостерігаються набагато вищі піки сили G за десяті частки секунди. Може бути, що збільшення або зменшення швидкості є постійним, або що піки відбуваються через десяті або тисячні частки секунди, тому ми застосуємо цю формулу для обчислення сили G в кожен момент.

G-сила = Збільшення або зменшення швидкості/(відносний час * 35)

Збільшення або зменшення 70 км/год за 2 секунди. -> 70/(2 * 35) = 1 г.
Збільшення або зменшення 70 км/год за 1 секунду. -> 70/(1 * 35) = 2 Г.
Збільшення або зменшення 70 км/год за 5 десятих секунди. -> 70/(0,5 * 35) = 4 г.

Якщо фізика тренажера добре розрахована, сили G повинні діяти узгоджено на відповідний автомобіль. І це, мабуть, найважливіше, коли справа доходить до відтворення поведінки автомобіля.

Але, звичайно, можливо, цей добре розрахований параметр є найскладнішим для інтерпретації пілотом тренажера, який знаходиться в статичній кабіні, оскільки він не може відчути у своєму тілі жодної інерції, спричиненої G-силами, з якими йому доводиться уявіть або зрозумійте реакцію автомобіля на сильне гальмування або швидкий поворот.

З цієї причини, коли пілот Формули-1 їде в кабіні без руху, він не сприймає те саме, що сприймає, керуючи справжнім автомобілем. Ось чому їм так складно адаптуватися до гальмування та ліній, оскільки вони використовуються у своїх перегонах, щоб відчути кілька G сили у своєму тілі та реагувати так чи інакше, а за допомогою тренажера вони не сприймають, що з яка дитина в 15 років, як правило, швидше за них, коли їде в кабіні.

Чому? Ну, тому що є комп'ютерні гравці, які звикли до способу водіння, не помічаючи цих g-сил у своєму тілі, і знайшли різні посилання та відчуття, щоб покращити свій час.

З цієї причини моделювання продовжує розвиватися з кожним днем, поки не настане час, коли дитина, яка ніколи не брала справжню машину, не швидше, ніж Фернандо Алонсо або Льюїс Гамільтон у комп'ютерному тренажері. (Хоча, з моєї точки зору, до цього ще багато років)

Як деталь та уявлення про те, якою є G-Force у нашому повсякденному житті, уявіть екстрене гальмування своїм вуличним автомобілем. Що з тобою трапилось? А що ви помітили? Що вас повністю заблокував ремінь безпеки і з головою вперед. Ну, для вашої інформації, сила G, яку ви могли відчути під час гальмування, не досягає 1G, оскільки вуличний автомобіль не має достатньої аеродинаміки та зчеплення, щоб мати змогу підтримувати зчеплення з асфальтом і в кінцевому підсумку заносить (при заносі, сила G зменшується).

Уявіть, що може відчути водій Формули-1, гальмуючи від 300 км/год до 100 км/год за пару секунд ... сили до 3 і 4 G. Щось, що призвело б до втрати свідомості на кілька днів секунд. (Щоб отримати уявлення, подушка безпеки вуличного автомобіля стрибає на 3G)

Ось відео, де ви можете чітко побачити вплив сил G (а мова йде про 2 G або максимум 2,5 G)

  • Обертальні рухи

Окрім Сил G, є обертальні рухи, які зазнають об'єкти (особливо літаки), такі як Roll, Yaw і Pitch.

Рулон: рулон (обертання відносно носово-хвостової осі об’єкта)

Yaw: Yaw (обертання навколо вертикальної осі)

Крок: Крок (крок носа)

У автомобілях ці обертальні рухи також відтворюються, але в меншій мірі, ніж у літаку. Наприклад, у автомобілях "Наскар", які їздять по ланцюгах "Овалос" ("рулон"), де траса нахилена. Або на ланцюгах з великими нахилами (висота тону). Або нарешті, коли машина втрачає задню частину та перекидає (Yaw).

Після цих пунктів ми скажемо, що масообмін, пневматичне зчеплення та знос або фізичні пошкодження при впливі на предмет - це наслідки, викликані тими фізичними реакціями, згаданими вище.

А тепер давайте визначимо один з найважливіших ефектів, який має місце, коли автомобіль рухається на високій швидкості, аеродинаміку.

  • Аеродинаміка

Аеродинаміка - це частина механіки рідини, яка вивчає гази в русі та сили чи реакції, яким піддаються тіла, що знаходяться в них.

Цей ефект є одним із ключів до того, чому гоночний автомобіль може досягати високих швидкостей, мати більше зчеплення (зчеплення), ніж вуличний автомобіль, або набагато сильніше гальмувати. Коротше кажучи, аеродинамічне навантаження - це ще один параметр, який симулятор повинен розрахувати, як подібний до реального, беручи до уваги налаштування автомобіля (його елерони, висоту підвіски, позитивне чи негативне падіння шин), матеріал та тип конструкції кузова, вітер напрямок і швидкість тощо...

Цікаво, що сучасний автомобіль Формули-1 здатний розвивати 3,5 Г вертикальної сили (у три з половиною перевищує власну вагу) за допомогою притискної сили, а це означає, що на високих швидкостях він міг котитися догори дном по даху. Не падаючи під час руху.

Нарешті, слід зазначити, що доступні широкому загалу симулятори постійно розвиваються, щоб максимально наблизити реальну поведінку автомобіля. Але це правда, що шлях ще довгий.

У наступній статті ми побачимо, що Комп’ютерні тренажери Сьогодні вони найбільше використовуються «Simracers», і ми детально проаналізуємо їх, беручи до уваги фізику, а також інші важливі характеристики, якими вони повинні володіти, такі як графічна якість та плинність, реалістичність у 3d-моделюванні доріжок та автомобілі, якість звуку, дані для телеметричного аналізу, можливості бігу на чемпіонатах та онлайнових перегонах з іншими гонщиками, спільноти активних користувачів, регулярні оновлення тощо ...