第一节介绍
GAMES103 第一课：核心知识点小结
1. 课程核心目标
- 什么是基于物理的动画 (Physics-Based Animation) ：不仅仅是让物体动起来，而是用物理法则（牛顿定律等）在每一个时间步长（Time Step）更新物体的状态（位置、速度、形变）。
- 最大的挑战 - “实时” (Real-Time) ：与离线渲染（电影）不同，游戏要求在极短时间内完成计算。例如 60 FPS 的帧率意味着所有物理模拟 + 渲染必须在 16毫秒 内完成 。
2. 图形学管线 (Pipeline)
- 离线 (Offline) ：如电影制作。几何、动画、渲染全部预先算好，播放时只是一张张图片 。
- 实时 (Real-Time) ：如游戏。几何是离线的，但动画解算和渲染是实时发生的 。
3. 三种关键的几何表示 (Representations) 这是物理模拟的数据载体：
- Mesh (网格) ：由顶点和面（如三角形）组成。代表物体本身（拉格朗日视角），适合表现固体表面 。
- Point Cloud (点云) ：单纯点的集合。简单，但缺乏拓扑结构 。
- Volumetric Grid (体素网格) ：将空间划分成格子。代表空间位置（欧拉视角），适合处理流体、烟雾等没有固定形状的物体 。
4. 课程路线图 (Roadmap) 我们将学习四类物理现象，并混合使用上述三种数据结构 ：
- 刚体 (Rigid Bodies) ：硬碰硬的物体（如石头堆叠）。
- 布料与毛发 (Cloth & Hair) ：轻薄且可变形的物体。
- 软体 (Soft Bodies) ：有体积且可变形的物体（如肌肉、果冻）。
- 流体 (Fluids) ：水、烟、火。通常需要结合 Grid（算流动）和 Particle（算飞溅细节）。
5. 渲染技术 (Rendering Context) 虽然本课讲物理，但逼真的画面离不开渲染技术的支持：
- RTX (光线追踪) ：模拟光线物理路径，带来真实的光影 。
- Material Scan (材质扫描) ：将现实物体的材质数字化，达到照片级真实感 。
