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Mechanical systems simulation for video games and other interactive applications
imposes important restrictions as regards to stability, flexibility in the scenes and
computational complexity. In the last few years several resolution strategies for
mechanical systems with constraints have appeared. Some of the most popular ones in
the development of video games use only the positions of the particles and a projection
algorithm over the manifold defi ned by the constraints, avoiding manipulation of
the system's fi rst derivative (velocities). In this way, a great numerical stability is
obtained. The main drawback of these methods is its dependence in non-physical
parameters, so is hard to simulate a speci c material. In this work we explain all the
aforementioned methods and focus in the simulation of elastic materials taking as
reference another model deeply studied that depends on real, physical parameters.
We propose an algorithm to fit the non-physical parameters of the position based
algorithm and test this procedure in a elastic cube. An extrapolation to other,
more complex objects should not be dificult. As a last contribution we relate these
algorithms with some classical numerical methods and point out which are the main
hypothesis assumed in the process. This part, although is not very robust since we
have not been able to reach a closed result, can be useful as a fi rst step for future
works dealing with the convergence topic of this kind of methods.La simulación de sistemas mecánicos para videojuegos y otras aplicaciones interactivas impone restricciones importantes en cuanto a estabilidad, flexibilidad en las escenas y complejidad computacional. En los últimos años han aparecido varias estrategias para la resolución de sistemas mecánicos con restricciones. Algunas de las más populares en el desarrollo de videojuegos usan solamente la posición de las partículas y un algoritmo de proyección sobre la variedad definida por las restricciones, evitando la manipulación de la primera derivada del sistema (las velocidades). De esta forma se consigue una gran estabilidad numérica. El principal defecto de estos métodos es su dependencia en parámetros sin significado físico, por lo que es difícil simular materiales concretos. En este trabajo explicamos los susodichos métodos y nos centramos en la simulación de materiales elásticos, tomando como referencia otro modelo ampliamente estudiado que depende de parámetros físicos reales. Proponemos un algoritmo para ajustar los parámetros no físicos del algoritmo basado en posiciones y probamos este procedimiento en un cubo elástico. La extrapolación a otros objetos más complejos no debería resultar muy difícil. Como última contribución relacionamos estos algoritmos con algunos métodos numéricos clásicos y resaltamos las principales hipótesis que se asumen en el proceso. Esta parte, aunque no es muy robusta porque no llegamos a alcanzar un resultado cerrado, puede ser útil como un primer paso para trabajos futuros que involucren el tema de la convergencia de este tipo de métodos.
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