War Thunder background
Mechanika modelu poškození
Pozor! Tato novinka byla původně publikována na staré verzi webových stránek. V některé verzi webových prohlížečů se může zobrazovat chybně.


Nazdar zvědavci, v tomto příspěvku vám povíme něco málo o tom, jak ve hře dosahujeme míry realismu a variability zbraní

Výzbroj

Milujeme různorodost vojenských technologií pocházejících z různých zemí, a vždy se snažíme jejich chování nastavit tak, aby bylo co možná nejblíže svým reálným předlohám. Z toho důvodu je nutné upravovat i zbraně a zbraňové systémy – jde o jediný způsob, jak můžeme ukázat celé měřítko různorodosti u vojenských vozidel společně s ukázkou jejich plné palebné síly. Každá zbraň je v něčem unikátní, a abychom tuto unikátnost převedli do hry, důkladně zkoumáme velké množství dokumentů a na jejich základě následně upravujeme nejenom zbraně samotné, ale i jejich munici. Tento přístup nám umožňuje zachytit „ducha“ každého vojenského vozidla tak přesně, jak jen můžeme.

Nejprve vám přiblížíme, jak upravujeme a nastavujeme kulomety a kanóny. Tankové i vzdušné zbraně fungují na podobných principech, proto jako příklad použijeme jeden kanón – sovětský kanón D-25T ráže 122 mm, tvořící výzbroj vozidel jako IS-2, IS-3,  IS-4, či ISU-122. Na něm vám ukážeme, jak probíhá kalibrace všech zbraní ve hře, a jak tyto zbraně fungují.

Mějte na mysli, že parametry jako například úhlová dráha zbraně náležejí k parametrům samotného vozidla, a proto na ně v tomto kontextu nebudeme brát zřetel. Parametry zbraní proto zahrnují proměnné jako rozptyl a maximální kadenci či rychlost nabíjení. Během úprav a kalibrace zbraně, stejně jako během úprav a kalibrace střeliva, užíváme různou dokumentaci – jde o záznamy z polních testů a technické dokumenty samotných vozidel. Hledání správných dokumentů je přitom na celém procesu nejtěžší, neboť různé zdroje poskytují různá a často navzájem se lišící data. V tomto případě vidíte dokumenty „Náměrné a střelecké tabulky 122mm děla varianty D-25T z roku 1943“, vydané MO SSSR v roce 1969,  „Munice pro 122mm dělo určené pro použití na zemi, v tancích a samohybném dělostřelectvu“, vydané Ministerstvem války SSSR v roce 1952 a „Dělostřelecká příručka pro seržanty“, kniha první, válečná publikace NKO, rok 1944.


Průběh polních testů střely BR-471B, užívané v kanónu D-25T


V současnosti je rychlost střelby ve hře brána jako průměrná hodnota, neboť v reálu záležel čas nabíjení na více proměnných – mimo jiné i na způsobu uložení munice uvnitř vozidla (tj. při nevhodném uložení trvalo nabíječi déle, než mohl náboj vzít a nabít jej), případně na jejích rozměrech a váze (těžké a rozměrné náboje se postupem času stávají těžší na nabíjení z důvodu únavy nabíječe).

 Elipsa a měřítka rozptylu v závislosti
na vzdálenosti, podle směru a výšky

Do budoucna plánujeme implementovat do hry simulaci takovýchto faktorů, což by znamenalo do hry přidat proměnnou rychlost nabíjení odvíjející se od stavu munice, únavy nabíječe a pozici věže či kanónu, což určuje vzdálenost závěru od uložení munice. Například u tanku Patton je ve věži uskladněna jen malá část celkové zásoby střeliva pro kanón, zbytek je uložen ve schránkách umístěných v podlaze vozidla, ke kterým má nabíječ ztížený přístup a nabíjení mu tudíž po použití munice ve věži zabere více času. Tato mechanika je ale teprve ve vývoji.

Rychlost střelby je znázorněna počtem střel za minutu, a kanón D-25T tak má tuto hodnotu nastavenou na 0,048 rány za sekundu, což odpovídá času nabíjení 20,8 vteřiny. Tato hodnota je pak průměrem rychlosti nabíjení bez ohledu na uložení munice a obtížnost přístupu k ní.

Rozptyl zbraně je vypočítáván následujícím postupem: z balistických tabulek z reálných polních testů použijeme hodnotu odchylky střely od cíle na vzdálenosti 1000 metrů, což je v tomto případě 30cm, a následně užijeme hodnoty úhlového rozptylu. Protože celá poloosa  elipsy je rovna čtyřnásobku průměrné hodnoty rozptylu, je tato hodnota rovna 1,2 metru, tedy v případě kanónu D-25T 0,069 stupně ve vertikální i horizontální rovině – to znamená, že na vzdálenost 1000 metrů má D-25T maximální rozptyl zhruba 2,4 metru, a tudíž i při maximálním rozptylu byl kanón stále schopný zasáhnout na jeden kilometr siluetu tanku.

Je samozřejmostí, že mnoho zbraní bude mít různé hodnoty odchylky v horizontále a vertikále, a rozptyl by tak byl znázorněn elipsou. Je rovněž jasné, že v případě maximální hodnoty úhlové dráhy zbraně má náboj větší pravděpodobnost zásahu středu cíle. Pomocí těchto postupů simulujeme přesnost zbraní, jež je srovnatelná s bojovou přesností skutečných vozidel.

Střelivo

Kanón D-25T je tedy v našem příkladu připraven k boji a má nastavené své primární parametry, přesuneme se proto k otázce munice. Během války se užívalo obrovské množství typů munice, a snaha je kategorizovat a popsat jejich funkci by byla zdlouhavá záležitost mimo náš kontext. Abychom vám proto předvedli, jaké změny jsme ve vztahu k munici provedli, užijeme jeden typ náboje pro kanón D-25T, konkrétně pak APHE střelu BR-471.



Nejprve nastavíme parametry jako hmotnost střely (25 kg), její ráži (0,122 m), úsťovou rychlost (795 m/s) a její typ (protipancéřová střela s tříštivotrhavou složkou – APHE). Tyto proměnné určují tvrdost střely, pravděpodobnost odrazu, základní poškození způsobené kinetickou energií a dodatečné vlastnosti náboje, jako například přítomnost/absence výbušné složky. Následně přidáme balistické vlastnosti střely (tj. jak rychle střela za letu ztrácí svou kinetickou energii) a pravděpodobnost, že střela při zásahu způsobí požár, případně zasáhne modul zranitelný ohněm – tyto procesy jsou oddělené od chování výbušné složky, a my je tak můžeme užít k simulaci šance na založení požáru skrze trasovací náplň (pokud je užito střelivo s trasírkou), případně tak můžeme simulovat zážeh hořlaviny skrze jiskry vzniklé při nárazu střely na pevnou překážku.

Zeď chrání jednotlivé části tanku
před střepinami a tlakovou vlnou výbuchu

Následně se přidávají parametry jako tříštivý efekt střely, vlastnosti roznětky a destruktivní sílu samotného výbuchu. Široce řečeno, střepiny a tlaková vlna exploze berou v potaz tvar terénu a jakékoliv překážky v jejich cestě (v reálu rozptyl výbušnin neprobíhal v přímé linii z jednoho bodu). To znamená, že tank se před rázovou vlnou exploze a střepinami může skrýt za různými překážkami, a jednotlivé moduly tanku můžou ochránit ostatní moduly tím, že zastaví sílu výbuchu či střepiny. Pokud tak například střela probije pancíř na zádi tanku, a exploduje za motorem, blok motoru absorbuje sílu výbuchu a zastaví střepiny, čímž zabrání zranění či smrti členů posádky za cenu zničení motoru.

Roznětky střel ve War Thunderu jsou zpožděné (tj. aktivují se až po uražení určité vzdálenosti, u střely BR-471 to je 0,9 m) a mají nastavenou citlivost, tj. minimální tloušťku pancíře, kterou střela musí prorazit ke spuštění roznětky – v případě BR-471 je to 15 mm. Po aktivací roznětky je následně vypočítávána exploze. Každá individuální střela má v našem fyzikálním modelu vlastní parametry, jako explozivní sílu (neboli tloušťku pancíře, kterou je tlaková vlna schopna prorazit na krátkou vzdálenost) a rádius exploze, od epicentra až po vzdálenost, kdy se exploze rozptýlí. Kromě exploze pak má střela fragmentační účinek, který modelujeme pomocí rádiu střepin, jejich množství a jejich průbojnosti. Je modelována i sekundární fragmentace, která vzniká při průniku střely pancéřováním. Sekundární fragmentace závisí na vlastnostech probíjeného materiálu a samotné střely.

Efekty jednotlivých střel lze snadno
pochopit pomocí ikonek ve hře

Jak můžete vidět, hraje zde roli mnoho faktorů, a považujeme je za velmi důležité k tomu, aby hráči rychle viděli efekt střeliva bez nutnosti čtení dlouhého seznamu jednotlivých vlastností střely. Přesně z toho důvodu proto užíváme automatický systém, který efekty střel zobrazuje v podobě ikonek. Pokud má střela vysokou průbojnost, její ikona to bude reflektovat. Pokud má explozivní náplň či fragmentační efekt, i to bude tím pádem vidět na ikoně. Buďte při výběru střeliva pozorní – různé druhy střel nemají jen rozdílné hodnoty penetrace, fragmentace či výbušné síly, ale liší se i rychlost, s jakou ztrácí za letu svou kinetickou energii. To je znázorněno v tabulce každého druhu střeliva.

Pokud nyní budeme hovořit o modelu poškození, je velmi důležité alespoň poukázat na fakt, že ve War Thunderu jsou vymodelovány specifické vlastnosti různých materiálů – skla, neprůstřelného skla, dřeva a různé druhy kovu užité na letadlech i na vozidlech. Každý materiál má svou vlastní úroveň odolnosti, měřené v milimetrech tloušťky válcovaného homogenního pancíře (Rolled Homogenous Armour – RHA). Například 40 mm silný válcovaný pancíř má dle kalkulací ekvivalent 40 mm RHA, kdežto odlévaný pancíř stejné tloušťky je ekvivalentem 37,6 mm RHA, neprůstřelné sklo 8 mm RHA a dřevo 4 mm RHA.

Určení bodu dopadu střely

Jedna z nejdůležitějších otázek, a zvláště v online hrách, je otázka určení bodu dopadu střely na cíl, pokud můžou mít hráči různě kvalitní internetové připojení. Tento problém je relevantní hlavně v případě, kdy se bojovníci pohybují vysokou rychlostí – jako v případě vzdušných soubojů ve War Thunderu.

Jeden kritický zásah křídla je mnohem
efektivnější, než několik zásahů do trupu stroje

Pro naší hru jsme vyvinuli systém, jež určuje pozici hráče nezávisle na zpoždění jeho připojení (tzv. lagu). Nebudeme vás zatěžovat technickými detaily, ale ve zkratce se systém dá popsat následovně: Server přijímá pouze příkazy ovládání od hráčů (tj. pohyb joysticku, stisknutí spouště, stisknutí klávesy pro ovládání klapek apod.) a jejich individuální akce (např. aktivace hasícího přístroje a požadavek na respawn), a tyto informace využívá k výpočtu pohybu a akcí každého hráče. Zároveň s tím, odděleně jsou vypočítávány jednotlivě všechny vypálené střely, včetně jejich plné balistiky a všech efektů daného střeliva – to vše nezávisle na rychlosti střelby, a bez žádných zjednodušení! Například kulomety na stíhačce Hurricane Mk.II mají kadenci 1000 ran za minutu, což při počtu dvanácti kulometů znamená, že pokud stisknete spoušť, během vteřiny vypálíte 200 ran, z nichž každé je serverem vypočítána trajektorie a dráha letu.

Zde vidíte, jak ve hře fungují výpočty poškození pro letadla i pozemní jednotky:

  • Kontrola průrazu – pokud je ráže střely 6x větší, než tloušťka pancíře, střela ho prorazí automaticky
  • Pokud neproběhne průraz, proběhne kontrola odražení střely
  • Pokud se střela neodrazila, proběhne další kontrola průrazu, která bere v potaz následující faktory: hodnotu penetrace, úhel pancíře, úhel celého tanku a úhel dopadu střely. Je vypočítána tloušťka pancíře a proběhne výpočet, zda střela prorazí pancíř, nebo ne. Pokud neprorazí, a střela obsahuje výbušnou složku,ta  exploduje a může poničit externí moduly.
  • Pokud proběhne průraz, střela ztratí kinetickou (průraznou) energii úměrně k hodnotě proraženého pancíře a pokračuje dále. Každá průrazná střela vytvoří kužel úlomků, které mohou poškodit moduly, nebo posádku v místě dopadu.
  • Střela pokračuje dále a při zásahu jakéhokoliv modulu proběhnou všechny výše uvedené výpočty (kromě případů, kdy střela prorazí pancíř tenčí než-li 3-4mm – v té chvíli se kužel úlomků nevytvoří). Výpočty probíhají do chvíle, dokud má střela dostatečnou energii na průraz moduly, nebo pancířem, nebo do chvíle, dokud se nespustí roznětka (pokud má náboj výbušnou složku a pancíř nebyl dostatečně silný na to, aby ji spustil). Vzdálenost, kterou náboj uletí před detonací je okolo 0,5-1,5 metru od místa průrazu v závislosti na typu roznětky, a ráži náboje.
  • Jakmile se aktivuje roznětka, náboj vybuchne a vytvoří kulovité oblasti poškození výbuchem a fragmenty. Pokud se v těchto oblastech nachází moduly, nebo osádka, mohou být poškozeni střepinami, nebo tlakovou vlnou.

Server poté rozešle výsledky těchto výpočtů všem hráčům v konkrétní hře a sesynchronizuje tím data jejich herní data.

Díky kompenzaci lagu, která se sestává z fyzické extrapolace, interpolace vizuálního modelu a „přetáčení“ času společně s extra fyzickou simulací, vždy vidíte ostatní hráče v pozicích co možná nejbližších jejich skutečným pozicím, což hráčům umožňuje správně určovat předsazení a zacílení na důležité komponenty cíle nezávisle na latenci připojení jakéhokoliv účastníka bitvy (do určité míry, samozřejmě). Jakýkoli fyzický objekt v herním světě, zvláště pak těžká vozidla, navíc disponují vlastní setrvačností a fyzikálními vlastnostmi, které výrazně zmenšují jejich „kužel nejistoty“ – jejich možné stavy v prostoru v závislosti na zpoždění -, což umožňuje dosáhnout výrazně lepší kompenzace lagu než je v online střílečkách obvykle možné. Zároveň to umožňuje vytvářet odezvu nezávislou na reciproční odezvě serveru, což má za následek aplikaci změn v klientu hry v reálném čase, nezávisle na zpoždění serveru. Snažíme se, jak jen můžeme, aby zpoždění serveru nekazilo hráčům zážitek z hry, a díky tomu hráči s rozdílnou hodnotou latence sotva poznají rozdíl v hratelnosti. Pouze hráči s extrémně velkou latencí budou schopni vidět manévry soupeřů jako daleko ostřejší než ve skutečnosti, a s velkým zpožděním.

Samozřejmě neexistuje algoritmus, jež by dokázal kompenzovat nestabilní připojení a pakety nemohou být doručeny ke klientu či serveru. V takových případech můžou být manévry nepřátel zobrazeny se zpožděním či zkreslením, a můžou se přidat i jiné problémy – vše závisí na poměru ztracených paketů (tzv. packet loss). I zde ale máme implementovaný speciální mechanismus, který efekty packet lossu na hráče zmenšuje co nejvíce je to možné (například ovládání letounu/vozidla a výzbroje mohou trpět ztrátou paketů až 50%). To nám dovoluje ještě více zmenšit dopady špatného připojení na hratelnost. Důrazně ale doporučujeme k hraní online multiplayerových her mít co nejkvalitnější internetové připojení.

Závěr

Jak můžete vidět, věnujeme mnoho času tomu, aby byl model poškození co nejrealističtější, a váš zážitek ze hry co nejvíce hodný zapamatování. V simulování různých herních mechanismů neexistuje hranice vylepšování, a my na nich nadále budeme pracovat.

Pokud chcete, zanechte na fóru komentář, a hodně štěstí ve vašich bitvách ve War Thunderu!


War Thunder tým
Přečtěte si více:
Bedna s nářadím!
Mad Thunder: Běs a kořist!
Bojová technika Bitevního pasu: Kungstiger
Bojová technika Bitevního pasu: P-51C-11-NT Mustang (Čína)