Colloque « Science et Jeu vidéo » - Le réalisme de la physique

La physique newtonienne, dont les lois régissent la gravité et les collisions, est un des éléments de réalisme des jeux les plus compliqués à modéliser actuellement. Dans le cadre de la deuxième édition du colloque annuel de la Chaire « Science et Jeu vidéo », soutenue par Ubisoft et hébergée au Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR*), Florence Bertails-Descoubes, chercheuse à l’Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique (Inria) à la tête de l’équipe ELAN, et David Louapre, directeur scientifique d’Ubisoft, ont présenté plusieurs moyens d’intégrer la physique dans les simulations, ainsi que leurs limites.

Les modélisations s’approchant le plus possible de la réalité sont communes dans l’industrie cinématographique, avec par exemple quatre oscars techniques accordés en 2020 à des simulateurs de chevelure pour leur réalisme. Ce n’est cependant pas le cas à l’heure actuelle pour l’industrie vidéoludique. Dans un film, les calculs de la modélisation sont effectués a priori, alors que dans un jeu le calcul des modèles physiques est fait en temps réel, 60 fois par seconde ! L’intégration de la physique newtonienne dans les jeux a été une véritable innovation de rupture, mais le temps de calcul a tout de suite été problématique.

La réduction du coût de la simulation physique est donc devenue centrale afin de ne pas ralentir le jeu, et David Louapre et Florence Bertails-Descoubes se sont intéressés à diverses manières d’y parvenir. Tout d’abord, il est possible de respecter strictement la cohérence des modèles en réduisant la complexité algorithmique par des calculs récursifs, c’est-à-dire de reformuler les équations pour les rendre plus simples à calculer. Changer de modèle physique afin de concentrer la puissance de calcul dans les zones où elle est nécessaire permet également une économie du temps de calcul respectant les modèles physiques.

Ces deux alternatives sont parfois insuffisantes, et à l’heure actuelle la réponse la plus utilisée reste la dégradation des modèles physiques. En réduisant l’exactitude des équations, les développeurs de jeux peuvent atteindre un équilibre où la simulation est fluide tout en conservant un aspect comparable à celui d’une simulation exacte pour le joueur.

La validation de tels modèles est cependant très complexe à l’heure actuelle, et c’est le cœur des recherches de l’équipe ELAN dirigée par Florence Bertails-Descoubes. David Louapre, directeur scientifique d’Ubisoft, cherche quant à lui à enrichir les jeux en intégrant des modèles physiques de plus en plus variés, et espère être en mesure d’intégrer d’autres modèles n’appartenant pas à la physique newtonienne dans les jeux à venir.

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Retour sur le colloque de la Chaire « Sciences et Jeu vidéo »

Colloque « Sciences et Jeu vidéo » : IA et coopération

Colloque « Sciences et Jeu vidéo » : La diversité des intelligences

*LLR : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris

> à propos de la Chaire
Organisée en Gamelab et soutenue par Ubisoft, la Chaire « Science et Jeu vidéo » s’attache à renforcer le réalisme, le gameplay et l’accessibilité des jeux vidéo grâce à la science, ainsi qu’à utiliser ce média pour diffuser la culture scientifique. Portée depuis 2019 par Raphaël Granier de Cassagnac, cette Chaire, par nature interdisciplinaire, vise à faciliter l’intégration vidéoludique de modèles (physiques, économiques, sociaux…) et aborde des techniques variées comme la modélisation 3D, la spatialisation sonore ou l’intelligence artificielle. L’enseignement est un autre axe innovant de la Chaire, visant à familiariser les élèves ingénieurs avec les méthodologies de l’industrie et à former un vivier de professionnels du jeu vidéo.