Eine Physik-Engine ist eine Softwarekomponente, die physikalische Gesetzmäßigkeiten in digitalen Echtzeitanwendungen simuliert – etwa Gravitation, Kollisionen, Reibung, Masse, Kräfte oder Bewegungsdynamik. Sie sorgt dafür, dass sich Objekte in einer virtuellen Umgebung glaubwürdig verhalten, ohne dass jede Bewegung manuell animiert werden muss.
Im Zentrum einer Physik-Engine steht die Berechnung, wie sich Objekte unter bestimmten Bedingungen verändern: Fällt ein Gegenstand zu Boden, prallt er ab oder bleibt liegen? Was passiert, wenn zwei Körper kollidieren oder sich gegenseitig schieben? Solche Effekte werden durch mathematische Modelle und numerische Integration gelöst, meist in Form von Rigid-Body- oder Soft-Body-Simulationen. Rigid Bodies verhalten sich wie feste Körper – also etwa eine Kiste oder eine Maschine – während Soft Bodies verformbar sind, wie Gummi oder Stoff. Zusätzlich können Partikelsysteme (z. B. Rauch oder Flüssigkeiten) und Joints (Verbindungen wie Scharniere oder Federn) simuliert werden. Physik-Engines berechnen die Reaktion der Objekte auf äußere Einflüsse wie Kräfte, Beschleunigung oder Kollisionen in Echtzeit und passen deren Position, Geschwindigkeit und Rotation kontinuierlich an. In interaktiven Anwendungen wie denen von VRTX Labs erlaubt dies realitätsnahe Simulationen – zum Beispiel um den Effekt einer Kollision, das Verhalten beweglicher Maschinenteile oder das Zusammenspiel mehrerer Komponenten visuell und nachvollziehbar darzustellen. Besonders in Schulungsszenarien oder digitalen Zwillingen erhöht eine Physik-Engine die Immersion und Verständlichkeit erheblich. Bekannte Physik-Engines wie NVIDIA PhysX, Havok oder die in Unreal Engine integrierte Chaos-Engine bieten zahlreiche Funktionen, die sich je nach Bedarf aktivieren oder kombinieren lassen. Die Herausforderung liegt dabei im Gleichgewicht zwischen physikalischer Genauigkeit und Rechenaufwand: Für Echtzeitanwendungen muss die Simulation ausreichend präzise, aber gleichzeitig performant sein. Oft kommen vereinfachte Modelle zum Einsatz, die das Verhalten glaubwürdig, aber effizient darstellen. Auch Interaktionen mit dem Nutzer – etwa das Aufheben, Werfen oder Bewegen von Objekten – lassen sich physikalisch korrekt abbilden. Insgesamt ist eine Physik-Engine ein zentrales Element für dynamische, interaktive und glaubwürdige Echtzeitvisualisierungen – besonders dann, wenn Verhalten, Bewegung und Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge erlebbar gemacht werden sollen.