“ 느린 빛의 속도 ” 게임이 얼마나 현실적입니까?

MIT의 게임 “더 느린 빛의 속도”는 특수 상대성 :

특수 상대성 이론의 시각 효과가 플레이어에게 점차 분명해지면서 게임 플레이의 어려움이 증가합니다. 실시간으로 정점 정확도로 렌더링되는 이러한 효과에는 도플러 효과 (가시광 선의 적색 및 청색 이동, 적외선 및 자외선이 가시 광선 스펙트럼으로 이동)가 포함됩니다. 탐조등 효과 (여행 방향의 밝기 증가); 시간 팽창 (플레이어와 외부 세계에서인지 된 시간 경과의 차이) Lorentz 변환 (근사한 속도로 공간 뒤틀림); 및 런타임 효과 (빛의 이동 시간으로 인해 과거의 물체를 볼 수있는 기능).

하지만 렌더링을 제한합니다. 특수 상대성 이론에 대한 엔진은 빛의 속도에 가깝게 일어날 수있는 몇 가지 효과를 놓치지 않습니까? 특히 관성 및 관찰자의 가속 / 회전과 관련된 효과에 대해 생각하고 있습니다. 따라서 게임을 빛의 속도에 가까운 움직임을 더욱 사실적으로 시뮬레이션 할 수있는 중요한 효과가 없습니까?

댓글

  • 훌륭한 질문입니다. 링크에 감사드립니다. 이번 주말에 '이 질문을 살펴 보겠습니다. Devil '의 Tuning Fork 이후, 저는 다른 인식 규칙을 가진 게임을 찾으려고했습니다. devilstuningfork.com
  • @RoryAlsop 다른 지오메트리를 좋아한다면 HyperRogue III (쌍곡면의 로그 라이크 게임)도 있습니다.
  • 이 기사 는 특수 상대성이 가속 및 회전과 관련하여 완벽하게 일관된다는 것을 설명합니다. ' 단지 수학이 inerti에서 더 복잡해집니다. 가속 / 회전하는 모든 시스템.

답변

게임을 해보았습니다. 보고서를 참조하십시오.

및 M. Buettner에 가입하십시오. 나는 모든 상대 주의적 효과가 통합되어 있다고 확신합니다. 여기에는 운동 방향의 길이 수축, 시간 확장이 포함되지만, 이러한 기본 사항은 순간 좌표 $ t의 고정 된 값에서 “거기”가 아니라 “보이는”것을 실제로 보여주기 때문에 빠르게 변경됩니다. “$.

따라서”순수한 광학적 “이며 빛의 전파와이를 변화시키는 상대 주의적 효과에 의존하는 효과에는 상대 주의적 도플러 이동이 포함됩니다. 속도를 변경하면 즉시 색상이 바뀝니다. 당신이 앞으로 나아갈 때 (또는 뒤로 움직이면 그 확장) 가로 방향의 축소는 당신이 앞으로 나아갈 때 물체를 “더 멀리”(광학적으로 더 작게) 보이게합니다. 이렇게 줄어들면 “머리 뒤”를 효과적으로 볼 수 있습니다. 얼마 전의 모습도 볼 수 있습니다.

횡축 수축으로 인해 속도가 떨어지면 직선이 곡선으로 보입니다. 충분히 높아야합니다. 당신 앞에서 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이는 전차가 “수직 축을 따라 회전”하는지 확인하십시오. 이 효과를 확인할 수는 없었지만 시뮬레이션이 제대로 작동하지 않는다고 생각할 이유가 없습니다.

좋은 게임입니다. 실시간 상대성 <도 참조하십시오. / a> 및 Velocity Raptor . 상단에 언급 된 내 블로그에서 해당 출처를 확인할 수 있습니다.

하지만 확신합니다. “일반 상대 론적”논평은 짚맨이다. 시공간이 평평하고 강한 중력장이 없다면 적절한 시뮬레이션이 일반 상대성 이론을 고려해야 할 이유가 없다. 어린이 (및 게임의 다른 스타)가 가속되고 있습니다. 물론 가속은 적절한 길이가 비대칭 적으로 변경되기 때문에 단단한 물체를 “눈물”로 흘립니다.하지만 재료가 충분히 유연하면 물체는 살아남습니다.

의견

  • Velocity Raptor는 공유해 주셔서 감사합니다.
  • 마지막 단락 정보 : 저는 ' 시뮬레이션을 보았지만 ' 이러한 높은 운동량은 뉴턴 중력이 아닌 GR을 고려해야한다는 것을 의미하지 않습니까?

답변

게임에 심각한 문제가 있습니다. 나는 그것을 고칠 희망이 있었던 2012 년에 그것에 대해 들었 으면 좋았을 텐데. 나는 또한 Luboš Motl이 2012 년에 문제를 발견했으면 좋겠다.

수차 시뮬레이션이 정확하다고 생각합니다. 처음부터 게임 세계에서 많은 일이 일어나지 않기 때문에 시간 확장과 가벼운 이동 시간 지연에 대해 말하기는 어렵습니다.


가장 큰 문제는 도플러 이동 시뮬레이션입니다. 우스꽝 스러울 정도로 잘못되었습니다.

여기에 “게임의 스크린 샷이 있습니다.

여기에”유사한 스크린 샷이 있습니다. ” 4D 레이트 레이서 인 백라이트의 도플러 시프트 코드를 사용하여 " 도플러 그래디언트 "를 적용했습니다.

확실히 두 번째 이미지를 결정적인 것으로 받아들이지는 않겠지 만 게임이 어떻게 보이는지에 훨씬 더 가깝습니다. 별빛으로 비춰진 흰색 물체는 대략 흑체 스펙트럼을 가지고 있으므로 도플러가 이동했을 때 빨간색, 흰색 또는 파란색 이어야하며 녹색이나 보라색이 아니어야합니다. 채도가 낮은 개체는 채도가 낮은 무지개로 표시되어야합니다 (지면을 보면 옅은 파란색입니다). 그리고 밝기가 매끄럽게 증가해야합니다. 오른쪽에서 왼쪽으로 볼 수 있습니다.

게임은 “오픈 소스가 아니지만 도플러 시프트 셰이더 는 보세요.

텍스처의 RGB 구성 요소에서 빛 스펙트럼 (파장 공간에서 가우시안의 합으로 표시됨)을 추측하고 도플러 이동 계수로 배율을 조정하고 근사치로 컨볼 루션하여 작동합니다. XYZ 색상 일치 함수 (가우스의 합), XYZ를 RGB로 변환합니다. 그것은 합리적입니다.

첫 번째 문제는 색상이 회색 / 흰색 일 때 태양 흑체에 가까운 넓은 스펙트럼을 추측하는 대신 463nm, 550nm 및 615nm에서 좁은 스파이크를 추측한다는 것입니다. 사실적이지 않으며 스크린 샷의 오른쪽 절반에있는 모든 이상한 색상의 이유입니다.

왼쪽의 밝은 색상은 또 다른 이상한 디자인 결정 때문입니다. RGB와 함께 지원합니다. 도플러가 가시 범위로 이동했을 때만 볼 수있는 IR 및 UV 컬러 채널은 좋은 생각입니다. 그러나 그들은 “다시 스펙트럼에서 급격한 스파이크이고, 텍스처는 스파이크의 파장을 제어하고 진폭은 고정되어 있습니다. UV의 경우 0nm에서 380nm (효과적으로 무한 범위)의 파장을 선택하고 IR의 경우에는 파장을 선택합니다.” s 700nm ~ 1100nm (2 : 1 범위 미만). 블루 시프트 할 때 모든 텍스처에서 밝은 RGB 무지개를 볼 수 있지만 레드 시프트 할 때는 그렇지 않은 이유는 물리학과 관련이 없습니다. 필수 UV 스파이크를 0nm에 배치 할 수 있지만 필수 IR 스파이크를 숨길 수 없기 때문입니다.

밝기 스케일링도 잘못된 것 같습니다. 그들은 가우시안의 폭에 redshift factor를 곱하여 통합 된 에너지를 같은 요소로 스케일링 한 다음 redshift factor를 큐브로 나눕니다. 결과적으로 Stefan-Boltzmann 법칙은 $ σT ^ 4 $ 대신 $ σT ^ 2 $ 입니다. 5 제곱으로 나눈 값이어야합니다.

스펙트럼에서 RGB 로의 변환 코드에도 문제가있는 것 같습니다. 왼쪽의 무지개는 올바르게 변환되면 RGB뿐만 아니라 ROYGBIV 줄무늬가있을 것입니다.


또 다른 사소한 문제는 실제로 얼마나 빨리 움직이는지가 아니라 조이스틱을 얼마나 세게 밀 었는지에 따라 효과를 계산하는 것 같습니다. 예를 들어, 움직이는 유령은 당신이 움직이지 않을 때 빨간색 / 파란색 편이로 보이지만, 당신이 그 앞에 서서 당신을 밀게 놔두면, 그것은 당신과 상대적으로 고정되어 있어도 여전히 파란색 편이를 유지하고 있습니다. 빛의 속도가 표면적으로 감소하더라도 유령의 적색 / 청색 편이는 변하지 않는 것 같습니다.


" 무엇이 진행되고 있는지 " 마지막 보충 자료 (웹 사이트에서 Powerpoint 형식으로도 다운로드 가능)에는 약간의 오류가 있습니다.

빛은 또한 광자라고하는 입자의 흐름처럼 작동합니다. 광자의 흐름을 향해 달려 가면 더 많은 광자가 당신에게 부딪 히고 물체가 더 밝아집니다.이 효과를 상대주의 수차라고도합니다.

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첫째, 이러한 효과는 고전적이므로 양자화는 관련이 없습니다. 둘째, 증가 된 광자 흡수율은 밝기의 작은 부분만을 차지합니다. 증가하다. 셋째, 수차는 더 많은 광자가 당신을 때리는 것이 아니라 각도의 변화를 의미합니다.

이 슬라이드에는 또한 " 왼쪽으로 이동하는 이미지 캡션이 있습니다. 왼쪽에있는 개체는 오른쪽에있는 개체보다 더 밝습니다. " 이미지에서 분명히 사실이 아니지만 (이 답변의 상단에있는 이미지와 유사 함) . 물론 사실이어야합니다. 그들이 개발의 어느 시점에서도 그들의 셰이더가 미친 출력을 감안할 때 버그가 있다는 것을 알아 낸 적이없는 방법을 이해하기 어렵습니다.

도플러 및 서치 라이트 효과에 비해 Lorentz 변환의 더 극적인 효과를 확인하려면 빛의 속도에 훨씬 더 가까워 야합니다. 게임이 끝나면 도플러 및 서치 라이트 효과가 제거되어 Lorentz 변환을 더 쉽게 볼 수 있습니다.

여기서 " Lorentz 변환 " 그러나 수차를 의미하는 것 같습니다. Lorentz 변환은 “" 효과 "가 아니라 단지 좌표계를 변환하는 방법 일뿐입니다. 좌표계는 무의미하며 보는 것에 영향을주지 않습니다.

일반적으로 시야를 벗어난 물체는 빛의 속도 근처로 이동하면 볼 수 있습니다. , 과거와 동일합니다.

예, 과거와 동일하지만 동일한 과거에 표시됩니다. 아무리 빨리 움직여도 시간 (예를 들어 시계는 속도에 관계없이 동일한 판독 값을 표시합니다). 여기 에서 볼 수 있듯이 카메라 / 눈의 움직임으로 인한 로컬 효과로 가장 쉽게 이해되는 수차 때문에 앞으로 나아갈 때 시야가 넓어집니다. .

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