Die physikalischen Gesetze spielend erlernen

10. November 2011, Martin Lorber

Viele moderne Computerspiele nutzen eine Physik-Engine, um die virtuelle Umwelt so realistisch wie möglich darzustellen. Eingesetzt wird sie in allen gängigen Genres wie Renn-, Sport, Strategie- und Actionspielen. Oft geht es um die naturgetreue Abbildung von Fahrzeugen, Bewegungen von Pflanzen und Objekten oder um das realistische Verhalten von Charakteren. Noch interessanter wird es, wenn man diese Technik in einem interaktiven Dialog nutzen kann. In diesem Beitrag werfen wir unter anderem einen Blick auf Spiele wie Portal 2, Angry Birds, Crayon Physics oder auch Bridge Construction Set. Bei diesen Spielen wird in erster Linie das logische Denken gefordert, um das Spielziel mit Hilfe der physikalischen Gesetze zu meistern.

Neben der Grafik und der Geschichte ist vielen Spiele-Entwicklern auch die Integration einer Physik-Engine sehr wichtig. Mit ihrer Hilfe können physikalische Prozesse simuliert werden, um die Atmosphäre in der virtuellen Welt noch etwas realistischer zu gestalten. In Rennspielen werden diese  technischen Möglichkeiten dazu genutzt, um das Fahrverhalten eines Autos zu definieren. So spürt man den Unterschied recht deutlich zwischen einem Sportwagen und einem Transporter, wenn man unter anderem mit einer bestimmten Geschwindigkeit eine Kurve nimmt oder einen Slalom-Parcours absolviert.

Ein anderes Beispiel stammt aus der Welt der Sportspiele. Auch beim Fußball kommen die Naturgesetze zum Einsatz. So bestimmen Kraft und die Bewegung, die man mit seinem virtuellen Spieler ausführt über die Flugbahn des Balls. Da Berechnungen physikalischer Prozesse recht komplex sind und nicht immer in Echtzeit realisiert werden können, müssen Entwickler an einigen Punkten auch mit Einschränkungen leben. Meistens ist eine hundertprozentig realistische Darstellung auch nicht gewollt, um das Spielvergnügen nicht einzuschränken. Es gibt aber auch Spiele, die die physikalischen Gesetze als Spielprinzip nutzen, um zu unterhalten.

Portal 1 & 2

Quelle: Electronic Arts - Portal 2

Portal 2 (Quelle: Electronic Arts)

Das Computerspiel Portal ist ein sehr schönes Beispiel für eine gelungene Umsetzung dieses Spielprinzips. Zwar existieren in der Realität keine Portale mit denen man räumliche Entfernungen überwinden kann, aber auch in diesem Szenario gelten die Naturgesetze. Portale funktionieren in diesem Spiel wie Abkürzungen. Ein Beispiel: Positioniert man eines der Portale auf der rechten Seite einer Schlucht und das zweite Portal auf der Gegenseite, kann man mit einem Schritt durch das Portal die Schlucht überwinden. Hat man sich mit dieser Funktionsweise erst einmal vertraut gemacht, eröffnen sich faszinierende Möglichkeiten, die von den Spiele-Entwicklern in komplizierte Rätsel verpackt wurden.

In der Fortsetzung des Kultspiels hat man die Möglichkeiten erweitert, so dass man nun nicht nur mit der Schwerkraft, sondern auch mit Flüssigkeiten und dem Licht experimentieren kann. Ziel in beiden Spielen ist es, den Ausgang in jedem Raum zu erreichen, indem man mit Hilfe von Materialien, Objekten, Sprung-Katapulten und den Portalen die Hindernisse überwindet. Da eine Beschreibung dem Spiel nicht gerecht wird, finden Sie unter dem Link Videos und weitere Bilder zur Erklärung.

Crayon Physics Deluxe

Quelle: Kloonigames, Ltd - Crayon Physics Deluxe

Crayon Physics Deluxe (Quelle: Kloonigames, Ltd)

In diesem Spiel geht es zwar nicht so futuristisch zu wie in Portal, aber auch hier fehlt es dem Spieler nicht an Spannung. Die Grafik von Crayon Physics Deluxe erinnert an ein Kindermalbuch und dies ist auch Absicht. Denn im Spiel muss man Kreise, Recht- und Dreiecke zeichnen, um einen roten Ball in den verschiedenen Szenarien ins Ziel zu manövrieren. Dabei muss man als Spieler mit passenden Konstruktionen einige Hindernisse und Abgründe überwinden. Da sich alle Objekte, auch die gezeichneten, wie im realen Leben verhalten, muss man sich auch Gedanken über die Form der Objekte und die vorhandene Schwerkraft machen. Ein gemalter Kasten in der Luft wird auf den Boden fallen und ein Dreieck wird nicht auf dem Kopf stehen können. In einem kleinen Video kann man sich ansehen, wie anspruchsvoll dieses Spiel ist und dabei dem Spieler die physikalischen Gesetze näher bringt.

Bridge Construction Set

In die Welt der Ingenieure und Architekten entführt uns das nächste Spiel. In Bridge Construction Set dürfen wir uns als Brückenbauer beweisen und müssen mit den vorgegebenen Materialien eine Brücke bauen, über die ein Zug fahren soll, ohne dass sie einstürzt. Da das Baumaterial begrenzt ist, spielt die Statik in diesem Spiel eine sehr wichtige Rolle. Man muss sich Gedanken darüber machen, welche Konstruktion am besten geeignet wäre, um eine stabile Brücke zu realisieren. Durch einen Stress-Test kann man sich zudem anzeigen lassen, wie sich die Kräfte auf dem Bauwerk verteilen und wo es zu einer Überbeanspruchung kommt. Durch die Simulationen erhält man wichtige Informationen und lernt spielerisch, wie man Brücken optimal konstruiert.

Angry Birds

Angry Birds (Quelle: Rovio Entertainment Ltd.)

Auch das nächste Spiel nutzt die physikalischen Gesetze, um den Spieler zu unterhalten. Anders als bei den vorherigen Spielen, geht es dabei simpler zu. Hier dreht sich alles um die optimale Flugkurve, um Gebäude zum Einsturz zu bringen. Dafür muss man als Spieler nur bestimmen, in welchem Winkel und mit wie viel Kraft das Objekt, in diesem Falle ein zorniger Vogel, abgefeuert wird, um das Ziel zu erreichen. Da sich das Spielprinzip auf diesen Ablauf beschränkt, hat man sich als Spieler recht schnell mit den physikalischen Gesetzen vertraut gemacht.

Angry Birds gehört zu den erfolgreichsten Spielen im mobilen Bereich und kann inzwischen auch auf dem heimischen PC gespielt werden. Eine Erklärung für den Erfolg des Spiels hat Wall Street Journal-Blogger Matt Ridley versucht in einem Artikel zu liefern. Demnach sind Menschen davon fasziniert die Flugbahn (Parabeln) von Objekten vorherzusagen und sie bewusst einzusetzen. Wie wäre sonst ein Sport wie Golf seiner Meinung nach zu erklären.

Zwar steht auch bei den hier vorgestellten Spielen die Unterhaltung im Vordergrund, aber durch den Einsatz der Physik als Spielelement werden dem Spieler so auch die Naturgesetze näher gebracht. Zudem wird bei der Lösung der Aufgaben auch die Kreativität der Spieler gefördert. Zu einem gewissen Grad stecken damit in diesen Spielen auch Mechaniken, die in Serious Games und Gamification zum Einsatz kommen.

Weitere Links zum Thema:

Web: Physics Games
Web: Gamification – kreative „Computerspiele“ mit Sinn und Zweck
Web: Deutscher Computerspielpreis 2011: Die Serious Games Winterfest und E2010 – Power to Energetika




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