Презентация с защиты квалификационной работы (диплома) бакалавра в 2011 г. в НГУ

1. Система моделирования
деформаций неупругих тел
в реальном времени
Иван Новиков, ФФ НГУ
Лаборатория программных систем
машинной графики ИАиЭ СО РАН
Научный руководитель: Д. А. Гладкий
2011 г.

2. Введение в виртуальную реальность
Создание иллюзии присутствия
2/16

3. Моделирование деформаций для приложений
виртуальной реальности
Цель
Цель и задачи 3/16
Задачи
● Алгоритм с приемлемым быстродействием
● Параллельные вычисления
● Обнаружение событий и уведомление о них
● Отсутствие сложностей при интеграции

4. ● Компьютерные игры
● Реалистичное моделирование
● Закрытый исходный код
● Научные публикации
● Алгоритм описан подробно
● Часто нужно адаптировать и
объединить с другими
Источники идей
Существующие решения 4/16

5. ● Предварительные расчёты
— Нереалистично, неудобно разработчикам.
● В реальном времени:
● Система масс и пружин
— Простой в реализации, но неточный,
есть сложности при задании объекта
● Упрощённый метод конечных элементов
— Реалистичный, но медленный
● Метод сопоставления формы
— Неточный, но быстрый и настраиваемый
Моделирование деформаций
Существующие решения 5/16

6. 1. Независимое движение
2. Сопоставление формы
● Найти оптимальное аффинное преобразование
Метод сопоставления формы
Исходный алгоритм
● Скорректировать движение точек так, чтобы они
стремились вернуться к состоянию равновесия
6/16
(“Meshless Deformations Based on Shape Matching”, M. Müller et al., 2005)

7. ● Затухание колебаний
● Поддержка жёстких частей
Расширение алгоритма
Проделанная работа 7/16

8. События
Проделанная работа 8/16
● Сильный удар
⇒ разбилось стекло
● Деформация двигателя
⇒ двигатель не работает
● Кузов начал касаться дороги
⇒ автомобиль едет медленнее
(на примере автосимулятора)

9. ● Расчёт деформации для менее
детализированной модели
● Обновление детализированной
модели на графическом процессоре
● Параллельные вычисления
Повышение быстродействия
Проделанная работа 9/16

10. ● Настраиваются:
● обработка ошибок
● журналирование
● Независимость от:
● средств параллельных
вычислений
● примитивов синхронизации
Простота интеграции
Проделанная работа 10/16

11. Демонстрация
Результаты 11/16

12. Быстродействие
Результаты 12/16
Intel Core 2 Quad Q6660 2.4 GHz, NVIDIA GeForce 8800 GTX

13. Параллельные вычисления
Результаты 13/16
Intel Core 2 Quad Q6660 2.4 GHz (4 ядра)

14. Типичный объект
Результаты 14/16
28 241 вершина
2 824 точки
Расчёт деформации
1,5 мс (CPU)
Обновление геометрии
0,5 мс (GPU)
Intel Core 2 Quad Q6660 2.4 GHz, NVIDIA GeForce 8800 GTX

15. Выводы
Заключение 15/16
● Реализован алгоритм сопоставления формы
● Разработан способ моделирования
недеформируемых фрагментов
● Реализовано обнаружение событий и
уведомление о них
● Использован графический процессор
● Применены параллельные вычисления
● Обеспечена простота интеграции
Работа представлена на МНСК-2011

16. Спасибо за внимание!