発表资料-东京工业大学长谷川晶一研究室.ppt

実時間物理シミュレーション技術東京工業大学精密工学研究所長谷川晶一内容物理シミュレーションの意義なぜ,今物理シミュレーションなのか?物理シミュレーションでできることシミュレータの特徴と選び方接触力計算法,高速化法制御シミュレータ内の物体の動かし方デモ我々が開発している物理シミュレータ付きVR開発環境Springheadと力覚インタフェースSPIDARのデモなぜ物理シミュレーションが必要か?入力に対する反応の多様さ →ゲーム世界の多様さ・楽しさ入力の進化アナログパッド,画像,力覚→選択肢の増加たくさんの反応を用意しなければならない従来の延長場合分けの爆発 たくさんの手間と時間シミュレーション 自動的に多様でリアルな反応従来の新技術と同じこと多量の2次元画像 → 3DCGストーリの分岐→ 束構造に物理シミュレーションが役立つ例動きの生成 例:歩行シミュレーションなし:足の動きと体の動きを別々に計算シミュレーションあり:足を動かすと自然と体が動く当たり判定なし:当たり判定専用計算あり:ポリゴンモデルの接触位置が毎ステップ求まるダメージ計算なし:当たったもの,当たり方毎に値を用意あり:加わった力の大きさからダメージを計算効果音なし:イベントごとに音を用意あり:加わった力,材質から自動的に音を発生物理シミュレーションの役割ゲーム世界の物体が現実世界と同様に自律的に動く計測と制御従来のゲームでも物理は使われていた?従来は,特別に,,物体はすべて?Havok,MathEngine?(商用),Tokamak(無料)OpenDynamicsEngine,Springhead(オープンソース)パフォーマンスを引き出すスピードと精度のトレードオフ精度同士のトレードオフボトルネックの特定物理シミュレーションとは物理法則(現実世界)は微分方程式で記述できるたとえばシミュレーションは微分方程式の数値解の計算質点の運動剛体の運動流体の運動運動方程式:差分方程式にすると:順番に求めて行く:fmxx(Dt)x(2Dt)x(0)…,変形しないもの剛体だと考えてよいものが多い積み木,ボール,ロボット,人体・・・剛体でないものスポンジ,粘土,水・・・剛体の運動v:速度ω:角速度m:質量I:慣性テンソルf:外力(すべて絶対座標系)ならば,速度一定・角運動量一定運動方程式剛体に働く力重力→f=mg…定数バネ→f=kx…位置に比例拘束力力の大きさは不明剛体同士の位置・速度関係が決まっている蝶番:2物体の相対位置が一定抗力:2物体が互いに侵入しない静止摩擦力:物体が滑らない拘束力の計算が難しいmgkxfnft