Home Статьи Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Assetto Corsa Competizione постепенно продолжает расширяться и улучшаться. Следующим этапом разработки будет новая 5-точечная модель шин. Что это и как это работает попробуем разобраться в данной статье.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

В современных вычислениях обнаружение точки соприкосновения по-прежнему является одной из наиболее ресурсоемких операций, которые должен выполнять физический движок. Он должен быть очень быстрым, очень точным и требовать мало ресурсов. Но, к сожалению, это невозможно. Одновременно можно использовать только два пункта из трех вышеперечисленных. Добавьте к этому невидимую трехмерную сетку с миллионами полигонов по которой движется автомобиль и среди всего этого попробуйте найти компромисс.

Обнаружение точки соприкосновения в симуляции должно быть очень быстрым и очень точным, иначе с симуляцией могут произойти странные вещи. Таким образом, чтобы сделать все это менее требовательным к ресурсам, модель шин AC и ACC использует одну точку для определения контакта шины с рельефом местности — плоским асфальтом, различным видом поребриков, травой.

Это решение является неплохим компромиссом для того, чтобы иметь достойную производительность и высокую точность моделирования. Это позволило нам активно развивать модель шин, добавляя в нее все новые и новые функции. На самом деле модель шин ACC является одной из наиболее развитых. Полностью динамическая с широким спектром причин, которые влияют на сцепление и реакцию шины. Различные уровни нагрева, различные характеристики износа, различные факторы, влияющие на жесткость и демпфирование, полностью динамический коэффициент скольжения и углы, динамическое сопротивление качению в различных ситуациях, моделирование полного отвода воды и еще многое многое другое.

Список очень длинный, очень сложный, инновационный и часто включает в себя совершенно оригинальные и прорывные решения, основанные на кропотливом изучении и тяжелой работе Стефано Касильо, которую вы не найдете ни в одной научной статье.

К сожалению, и этого оказалось недостаточно. Что более простой в AC и что более продвинутый физический движок в ACC не смог корректно работать с используемым нами решением. У нашей модели шин начались проблемы и совершенно некорректное поведение при определенных условиях по отношению к поребрикам. Лазерное сканирование не дает сомнений в специфических особенностях трасс. Если обочина высокая, имеет определенный угол, имеет опасные угловатые ступени или любую другую странную особенность, тогда лазерное сканирование покажет это с точностью до миллиметра. С другой стороны, девиз нашей компании заключается в том, что мы не делаем ярлыков в вещах, в которых мы уверены. Если поребрик сделан особым образом, то именно так будет реализован этот поребрик в игре. Если это означает, что наша модель шин пострадает или деформируется от взаимодействия с ним, то так и будет. Нам придется усердно работать, чтобы сделать ее лучше, и, конечно, мы не собираемся делать поребрик более плавным, чтобы просто «обойти» проблему. Итак, давайте проанализируем, что именно происходит с нашей моделью шин в таких условиях.

Прежде всего, давайте посмотрим, как модель шин будет справляться с высоким, но гладким поребриком, на трассе Спа Франкоршам. Как вы можете видеть на скриншоте, подобный поребрик не смотря на гладкую поверхность, имеет довольно крутой угол, часто превышающий 30 °.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Единственная точка контакта приближается к поребрику, но все еще остается на абсолютно горизонтальной поверхности асфальта. Даже если графически шина находится «на обочине», фактическая точка остается на асфальте. Это также обманывает пилота, потому что в реальной жизни, если край шины касается поверхности поребрика, пилот услышит и почувствует, как шина соприкасается с краем, и предпримет соответствующие действия, или, по крайней мере, он будет знать, что постепенно преодолевает его. В ACC этого не произойдет.

В качестве примера. Многие люди видят в реальной жизни левый внутренний поребрик в Eau Rouge (Красная вода), загрязненным шинами, и думают, что настоящие пилоты злоупотребляют им из-за наилучшего сцепления. Они пытаются повторить это в ACC и получают мгновенный разворот. На самом деле, вам просто нужно немного коснуться бордюра, и вы можете почувствовать его и оставить на нем следы своих шин. В ACC водитель, вероятно, будет думать, что у него все еще есть немного места, и на следующем круге он попытается пройти еще ближе.

Это также создает у пилота ложное впечатление о том, где находятся пределы его автомобиля, и в итоге игрок может поймать себя на мысли, что он пытается поставить свои колеса в местах, где этого не следует делать. В какой-то момент единственная точка пройдет через этот поребрик, и пилот мгновенно почувствует наклон поверхности на эти 30 °.
Это чрезвычайно большое изменение в точке контакта и огромный скачок нагрузки, вектора, сопротивления качению и так далее, что также приводит к большим скачкам сил и сцепления.

Рассмотрим следующую ситуацию:

Вы находитесь на пределе контроля автомобиля в повороте. Внешние колеса находятся прямо на краю. Вы поднимаетесь передним внутренним колесом на высоком бордюре. Это означает, что вы поднимаете переднюю внутреннюю часть автомобиля и, очевидно, загружаете заднее колесо еще большей нагрузкой. Шина, уже находящаяся на грани сцепления, не может больше выдерживать эту нагрузку, поэтому она начинает скользить. В AC / ACC передняя внутренняя шина также будет испытывать большой скачок нагрузки и сопротивления качению, поэтому она на мгновение тормозит и придает подвеске больше сил, чем следовало бы. Эти силы нагружают заднюю подвеску и внешние шины теряют еще больше сцепления. Обычно в очень жестких гоночных автомобилях внутренняя задняя шина может даже подняться в воздух, потеряв все сцепление и вынудив дифференциал (если он заблокирован) переместить еще больший крутящий момент на внешнюю заднюю шину.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Если в течение всего процесса вы также будете давить на газ, у вас возникнет ситуация, когда задняя наружная шина смещается вперед с меньшим боковым сцеплением, а передняя внутренняя шина смещается назад. Практически ваша машина превращается в танк с протекторами, которые движутся с разными скоростями.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Другим примером являются ступенчатые поребрики. Как вы можете видеть на следующем скриншоте поребрики Пола Рикара имеют ступенчатый вид то постепенно становясь все глубже и глубже то наоборот поднимаются вверх.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Шины автомобиля GT3 довольно широкие, около 30 см в ширину. Это означает, что часто шина может находиться над поребриком, при этом внешняя часть проходит над более мелкой частью ступени, а внутренняя часть проходит над полностью плоской частью поребрика, оставляя только центр шины, висящий в воздухе между точками соприкосновения. В реальной жизни результатом этого является просто вибрация. Опять же, к сожалению, в AC / ACC единственная точка контакта в центре шины будет иметь намного хуже сцепление чего в действительности никогда не будет. В итоге получается, что в играх поведение автомобиля намного более резкое и критическое, чем в реальной жизни.

Наконец, у некоторых поребриков есть почти вертикальный шаг на их внешнем крае.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Часто пилот проходит по внешнему краю поребрика, а затем медленно возвращается на трассу, идущую почти параллельно ему. В ACC это чрезвычайно важный момент. Добавление полного трехмерного изгиба точки контакта создало критическое условие в приведенном выше сценарии. Единственная точка соприкосновения будет идти за вертикальной параллельной боковой ступенькой и вместо того, чтобы перелезть через нее, она начнет изгибаться наружу, фактически оказываясь в ловушке словно в рельсе. Водитель увидит, что машина не будет следовать его командам, чтобы вернуться, и в какой-то момент он еще немного повернет руль, создавая больше боковой силы, чем на самом деле нужно. Точка соприкосновения передних шин будет подниматься по ступеньке, а затем, очевидно, будет иметь чрезмерный угол скольжения, который приведет к сносу передней части автомобиля. В то же время задняя шина будет в том же состоянии и все еще в ловушке поэтому он не сможет контролировать вращением машины и будет продолжать движение прямо по рельсам, практически приводя машину к очень быстрому развороту.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Это одна из наиболее известных и широко используемых ситуаций которая остро нуждается в решении.

Как это ни парадоксально, но иногда пытаясь сделать модель шины еще более точной, детальной и реалистичной в управлении, вы попадаете в экстремальные ситуации, которые настолько критичны и имеют настолько плохие побочные результаты, что могут практически разрушить все благие намерения и усилия, чтобы предложить еще лучшую симуляцию.

Фернандо очень усердно работал над нашей моделью шин и благодаря совместной работе со Стефано он быстро разобрался с кодом движка что в итоге привело к хорошему результату и самое главное без потери производительности. Некоторую дополнительную оптимизация проводил уже сам Фабио. Итак, начиная с версии 1.0.7, ACC теперь имеет 5-точечную модель контакта! Мы реализуем 2 точки контакта на краю переднего следа шины, 1 посередине следа и еще 2 точки контакта на краю задней части следа. Каждая отдельная точка движется и изгибается независимо, реагируя на силы и контакт с поверхностью, но также, как и следовало ожидать, заставляет перемещать другие точки вместе, усредняя полученные силы и векторы, что дает гораздо лучшее представление о том, что будет делать каждая шина.

Рассматривая приведенные выше 3 примера еще раз, мы можем наблюдать значительные улучшения в реакции новой модели шин.

Вернемся к первой ситуации с гладким и высоким поребриком. Теперь преимущества многочисленны и очевидны. Прежде всего, когда край шины касается бордюра, он активирует звук и правильно перемещает рулевое колесо, таким образом сообщая водителю правильную ширину и положение шины. Кроме того, теперь силы в точке контакта края шины, находясь на пике поребрика усредняются для остальных точек контакта, которые все еще находятся на плоской поверхности. Шина фактически «лезет» через бордюр, вместо того чтобы мгновенно оказаться на нем. Больше нет скачков нагрузки и угла, кроме реалистичных изменений нагрузки.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Очевидно, что, если вы слишком агрессивны, задняя шина потеряет сцепление с дорогой и может спровоцировать разворот. Теперь результат работы шин больше не будет преувеличенным, поэтому больше нет оправданий плохой езде.

Во втором примере точки соприкосновения теперь включают всю ширину шины, и, в этом случае, правильно удерживает середину шины в воздухе, а также растягивает ее в продольном направлении по длине следа. Всегда есть точка соприкосновения с поверхностью спереди или сзади следа, даже если шина катится по ступенькам. Кроме того, дополнительные точки контролируют скачки нагрузки и позволяют избежать ситуаций чрезмерного сопротивления качению или векторов, которые указывают назад на движение автомобиля.

Как работает пятиточечная модель шин в Assetto Corsa Competizione

Это значительно улучшает ускорение по ступенчатым бордюрам на выходе из поворотов, которые в прошлом водители избегали.

Наконец, в самом важном третьем примере, как было четко объяснено ранее, множество точек теперь позволяют шине «преодолевать» препятствия.

Поэтому, когда край шины достигает вертикального внешнего края поребрика, эти точки контакта начинают изгибаться и идти параллельно, «входя в рельс», но остальные точки контакта все еще проталкиваются по средней части поребрика и как бы тянут за собой крайние точки не давая провалиться за него. Водителю не нужно ничего делать с рулем, и шина просто пересекает край бордюра без каких-либо драматических ситуаций.

https://youtu.be/py_zwCi30js

В качестве дополнительного бонуса мы также добавили новую динамическую функцию в поведение шины при изгибе. Как вы знаете, след нашей модели шин теперь изгибается в трех измерениях. Идя еще дальше в моделировании шин, боковой изгиб провоцирует шину понизить свой профиль. Это означает, что чем больше шина изгибается в поперечном направлении, тем больше уменьшается дорожный просвет. Очевидно, что изменение высоты дорожного просвета минимально, но в автомобиле с должной имитацией аэродинамики мы знаем, что даже один миллиметр важен для управляемости и баланса, и поэтому эта новая модель шин играет важную роль в управлении автомобилем. Вы можете заметить немного меньшую недостаточную поворачиваемость при выходе из поворота пилотируя некоторые автомобили с задним и средним расположением двигателя, поскольку боковой изгиб шины приведет к тому, что передняя часть его будет немного опущена, что даст немного больше контроля над ней.

Новая модель шин существенно улучшит поведение автомобилей позволяя более точно размещать его на треке во время заездов, а также поглощать неровности с большей предсказуемостью. Все это будет работать без потери производительности, что можно считать чудом и ставит нас в более выигрышную ситуацию. Сейчас мы очень усердно работаем над балансировкой различных значений, производительностью и их тестированием.

Еще кое-что…
В нашем бесконечном исследовании реализма мы знали, что должны улучшить нашу систему Traction Control. Принимая во внимание строгие правила серий Blancpain GT, вы не найдете особых характеристик с точки зрения аэродинамики, шасси, двигателя и подвески. Но электроника, хотя и регулируется, все еще остается большой открытой областью, и автопроизводители тратят большую часть своего бюджета на улучшение таких систем. В дорожных автомобилях Traction Control воздействует на акселератор, двигатель и тормоза. В комбинации все эти элементы делают управление плавным и высокоэффективным.

В гоночных автомобилях GT3 управление дросселем и активация тормозов запрещены правилами. ТС может «только» изменять момент зажигания, который снижает мощность двигателя до определенной точки, и если этого недостаточно, то он начинает полностью отключать зажигание с высокой частотой, в результате чего характерны дребезжание и вибрация двигателя. Возможность снизить момент зажигания перед тем, как полностью выключить его, очень важна, поскольку позволяет более плавно дозировать подачу мощности и дать более точный контроль в начале скольжения, предоставляя водителю возможность регулировать подачу газа или отловить автомобиль с помощью руля.

Чтобы лучше контролировать сцепление TC, ECU не только пытается оценить скольжение и проскальзывание шин, но теперь также использует гироскопы, которые измеряют угол поворота автомобиля, датчики на руле и многие другие параметры, чтобы он мог точно рассчитать ускорение вращения автомобиля вокруг оси и понять и предсказать, управляется ли он водителем или ему нужно вмешаться, чтобы замедлить такое вращение и дать водителю время для реакции.

Все вышеперечисленное теперь моделируется в ACC, предоставляя более совершенное вмешательство в TC, которое не только сделает вас быстрее и безопаснее, но и, что сделает управление автомобилем невероятно приятным даже пилотируя его на пределе! Честно говоря, я никогда не думал, что скажу это об электронных системах …

Все это можно назвать маленькой победой. Требовалось сложное решение проблем, анализы, безостановочное тестирование и балансировка. Мы очень гордимся результатами, так как считаем, что они еще больше расширяют реалистичность симуляции, и мы уверены, что все вы получите еще больше удовольствия от ACC. Мы не хотим дать вам просто еще одну гоночную игру. Мы хотим расширить границы симуляции даже в таких сложных системах, которые мы описали выше.

Мы надеемся, что все будет работать безупречно, но, если вы обнаружите какие-либо проблемы, пожалуйста, сообщите обо всем на наши форумы поддержки, и мы сделаем все возможное, чтобы решить их.

1 комментарий

  1. Нифига они замарочились. Как по мне игра все равно такое себе

Добавить комментарий