Ragdoll

Ragdoll in einer Animation aus dem Jahre 1997

Als Ragdoll (auch Ragdoll-Engine, Ragdoll Physics, von englisch Ragdoll: Stoffpuppe) wird ein Algorithmus (in einer Game-Engine) bezeichnet, der das Bewegungsverhalten von unbelebten menschlichen Körpern simuliert und entsprechende Animationen erzeugt. Er ist Teil der Physik-Engine, die die darzustellende Szene ausgehend von einer Modellierung nach physikalischen Gesetzen berechnet und findet vor allem bei Ego-Shooter-Computerspielen Einsatz.

Geschichte

Anfangs war der Ragdoll-Algorithmus aufgrund der noch sehr schwachen CPU-Leistung sehr unrealistisch und nur auf tote Charaktere limitiert: Wenn ein Charakter starb, wurde eine vordefinierte Animation abgespielt. Die ersten Versuche mit dieser Art der Ragdoll-Engine wurden im Jahre 1997 von verschiedenen Entwicklerstudios gemacht.

Als die Computer schneller wurden, waren die Entwickler in der Lage, für heute mittlerweile typische Physiksimulationen in Echtzeit zu implementieren, mit denen man die Physik an den jeweiligen Körpern in Echtzeit ausführen kann. Zu den jeweiligen modellierten Figuren wird zusätzlich das passende Skelett modelliert, welches dann mit Hilfe mathematischer Berechnungen den Gegebenheiten (wie z.B. Knochenbrüche, verrenkte Schulter etc.) angepasst werden kann.

Das erste Spiel, welches eine eigene Ragdoll-Engine besaß, war Jurassic Park: Trespasser, welches 1998 erschien und wegen des dadurch erhöhten Realismus für Schlagzeilen sorgte. Jedoch geriet das Spiel auch negativ in Kritik, da sich durch das Einbetten der Ragdoll-Engine viele Programmfehler eingeschlichen hatten. Außerdem vermitteln die virtuellen Leichen einen teilweise sehr makaberen Eindruck, weshalb solche Spiele meistens auf Grund der deutschen Jugendschutzgesetze eine Einstufung von mindestens „USK 16“ bekommen. Oft wird das Ragdoll-Verhalten daher komplett aus den deutschen Versionen entfernt, um entweder eine niedrigere oder überhaupt eine Freigabe durch die USK zu erhalten. Eines der bekanntesten Beispiele dazu ist Far Cry, welches in der ersten Version (in der Ragdoll relativ einfach wieder aktiviert werden konnte) indiziert wurde. Jedoch sind die meisten aktuellen Spiele von dieser Praxis betroffen.

Beschränkungen der Ragdoll-Engine

Die im Jahr 2007 gebräuchlichen Ragdoll-Verfahren können folgende Operationen jedoch nicht ausführen, sprich: Hinsichtlich dieser Punkte entsprechen sie (noch) nicht voll und ganz der Realität:

• sehr kleine Knochen wie Finger oder Zehen werden in den meisten Fällen nicht berücksichtigt: Sie bleiben starr. Mittlerweile versuchen die Entwickler mit Hilfe von Zufallstechniken aber brauchbare Ergebnisse zu erzielen.
• Bei bestimmten Fällen des Herunterfallens etc. werden einige Knochen nicht komplett realistisch berechnet. Bestes Beispiel hierfür ist das menschliche Knie und die Berechnung durch Ragdoll: das Knie wird bei der Ragdoll-Simulation bei einem Sturz nicht nach rechts oder links gebogen, wie es in der Wirklichkeit jedoch passieren könnte.

Mithilfe der erstmals in GTA IV eingesetzten Euphoria Engine wurden auch diese Einschränkungen überwunden. Die Euphoria Engine ist zudem in der Lage ein Nervensystem für jede Figur im Spiel zu simulieren. Schüsse auf bestimmte Körperregionen verursachen so charakteristische Zuckungen. Auch werden natürliche Reflexe berücksichtigt.

Mythos Ragdoll

Ragdoll-Engines simulieren teilweise realitätsfernes Verhalten, was (auch) aus Hollywood-Filmen übernommen wurde:

• Wenn man z. B. in Ego-Shooter-Spielen einem Gegner in die Brust schießt, wird dieser teilweise mehrere Meter weit nach hinten gestoßen. Die Entwickler implementieren solches unrealistisches Verhalten mit übertriebenen Effekten beabsichtigt in das Spiel, da dies dramatischer aussehen und mehr Action bieten soll. Das Verhalten soll den Impuls, der durch das Auftreffen der Kugel verursacht wird, simulieren. In der Realität ist ein solches Phänomen selbst mit starken Gewehren nicht rekonstruierbar: Der Schütze müsste theoretisch aufgrund des Impulserhaltungssatzes dieselbe Strecke entgegen der Schussrichtung fliegen (wenn Schütze und Opfer das gleiche Gewicht haben). Allerdings kann der vorbereitete Schütze den Impuls auch durch seinen Körper absorbieren. Die meisten, auch in den Spielen vorkommenden Waffen besitzen Mechaniken, die den Rückstoß mindern. Nicht einmal eine Schrotflinte mit etwa 2000 Joule Mündungsenergie, die 40 cm vor einem Menschen abgefeuert wird, bewegt den Körper weiter als 6 cm aus seiner ursprünglichen Position. Genauso sieht das Ergebnis bei einem Gewehr aus, das sogar 17000 Joule Mündungsenergie aufweist (in etwa die Energie, die benötigt wird, um 1,7 Tonnen Gewicht einen Meter nach oben zu ziehen).
• Bei einem Streifschuss bewegt sich der Gegner teilweise sehr weit in dieselbe Richtung. Auch dies ist in Wirklichkeit nicht der Fall.
• In manchen Spielen werden durch den Ragdoll-Algorithmus körperliche Verrenkungen simuliert, welche so in der Realität höchst unwahrscheinlich sind.

Spezielle Engines für Ragdoll-Simulation

• Euphoria Engine: Enthält auch zusätzliche Funktionen wie Simulation eines Nervensystems
• Havok

Siehe auch

• Blended Ragdoll
• Verlet Integration: Wird in dem Spiel „Hitman: Codename 47“ benutzt

• Inverse Kinematik

• Attrappe, Dummy

Weblinks

•  Commons: Ragdoll physics – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
• Dismount Games Beispiele für eine Ragdoll-Simulation
• Ski Stunt Simulator Weiteres Beispiel für eine Ragdoll-Simulation