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Animado: Um protótipo de um sistema de animação modelada por dinâmica

Dissertação de Mestrado
(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Maria Andreia Formico Rodrigues
Instituição: Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Departamento de Engenharia de Computação e Automação Industrial
Orientador: Léo Pini Magalhães
Ano: 1993
País: Brasil

Resumo
O objetivo geral desta dissertação é apresentar uma pesquisa que vem sendo realizada sobre o tema "Animação Modelada por Dinâmica" desde o ano de 1990. A partir desta pesquisa, o objetivo principal deste trabalho é a criação do ANIMADO, um Protótipo de um Sistema de Animação Modelada por Dinâmica, no âmbito do Projeto ProSlm, no grupo de Computação de Imagens, no DCA- FEE- UNICAMP. A Dinâmica refere-se à descrição do movimento como uma relação entre forças e torques atuando sobre massas. Desta forma, a Física é aplicada na intenção de modelar o movimento que será apresentado pelos objetos. Este movimento pode ser muito realista, dependendo do tipo e exatidão da modelagem envolvida. No ANIMADO, o animador poderá produzir movimentos selecionando forças e torques de controle que estarão diretamente relacionados às leis mecânicas que regem o movimento. Basicamente, o ANIMANDO é composto por cinco módulos totalmente independentes, escritos em linguagem C e C++, porém, fortemente inter-relacionados: o EGESP, um módulo contendo o Método de Gauss para Resolução de Sistemas Lineares com pivoteamento parcial- parâmetro T, o FRED, um módulo contendo o Método Numérico de Runge-Kutta Variante de quarta ordem para Resolução de Equações Diferenciais Ordinárias com m variáveis independentes, o COLISÃO, um módulo para Detecção de Colisões e Dinâmica de Impacto associada, o CONTROLE, um módulo para o controle da animação e o INTEREXPSERV, um interpretador de expressões baseado no modelo cliente-servidor. É importante salientar que a Animação Modelada por Dinâmica requer a presença de ferramentas que suportem cálculos matemáticos intensivos e precisos, pois, constantemente, está sujeita a erros de precisão numérica e grande consumo de CPU. As animações produzidas com o uso da Dinâmica podem ser usadas em vários campos de aplicação: educacional, industrial, Robótica, Propaganda, entre outros.

Palavras-chave: Animação por computador, Movimento, Dinâmica

Abstract
The general aim of this work is to present in details, a research that has been done about "Modeled Animation by Dynamics", since 1990. The main objective is to introduce the ANIMADO,a first example of using Dynamic Simulation in the Computer Animation field, a research branch area of the group ProSlm, in the DCA at UNICAMP. Dynamics refers to the description of movement as a relation between forces and torques acting upon masses. In this way, we use Physics to find out the movement which will be performed by the objects. This movement can be very realistic and depends on the modelling. Using the ANIMADO,the ammator will be able to produce movements by selecting control forces and torques which will be directly related to mechanicallaws of motion. Generally speaking, the ANIMADO is divided into five totally independent, though strongly inter-relationed modules, implemented using the C and C++ language: the EGESP, a module that solves Systems of Linear Equations by standard Gauss-Jordan elimination with maximal pivoting, the FRED, a module that contains a 4th variant Runge-Kutta Numerical Integration Method, the COLISÃO,a module to Detect and Response collisions, the CONTROLE, a module to control the animation, and the INTEREXPSERV, an interpreter of expressions based in the client-server model using sockets. It is important to say that the Modeled Animation by Dynamics needs appropriated mathematic tools which avoid inaccurate results and reduce time processing. The produced animations will be able to be used in various fields of application and with a variety of objectives, as a helpful tool in the educational and industrial area, Robotic Engineering, Propaganda and many others.

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Um Ambiente de Animação Dinâmica de Corpos Rígidos

Dissertação de Mestrado
(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)

Nome: Leonardo de Lima Oliveira
Instituição: Universidade Federal do Mato Grosso - UFMT. Departamento de Computação e Estatística
Programa: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Orientador: Paulo Aristarco Pagliosa
Ano: 2006
País: Brasil

Resumo
O objetivo geral deste trabalho é o estudo dos fundamentos da animação por computador e o desenvolvimento orientado a objetos de um sistema de animação procedimental de cenas 3D para visualização de simulações dinâmicas em aplicações de ciência e engenharia. Uma animação é especificada através de uma linguagem de animação, derivada de uma linguagem de propósito geral chamada L, estendida com produções para descrição de roteiros de animação baseados em scripts e ações que modificam o estado dos objetos no tempo, além de uma API de animação. Os principais componentes do sistema são: compilador da linguagem de animação, máquina virtual de animação, renderizador, controlador de animação, ligador e visualizador de arquivos de animação, e um motor de física de corpos rígidos denominado PhysX, desenvolvido pela Ageia Technologies. Os objetivos específicos do trabalho estão divididos em duas etapas. A primeira é o estudo dos fundamentos matemáticos e computacionais necessários ao desenvolvimento das classes de objetos que compos o sistema. Tal estudo inclui técnicas de animação e controle de movimentos, teoria de compiladores, máquinas virtuais, gerência de memória e coleta de lixo, bibliotecas nativas e conceitos da mecânica clássica. A segunda etapa consiste no desenvolvimento dos componentes do sistema, sua integração com o motor de física, e a implementação da API de animação.

Palavras-chave: Animação (Computação Gráfica), Dinâmica dos Sólidos, Computação Gráfica

Abstract
The general purpose of this work is the study of the fundamentals of the computer animation and the object-oriented development of a procedural animation system for visualization and dynamic simulations of 3D scenes in science and engineering applications. In such system an animation is specified by an animation language AL and an animation API.AL was derived from a general-purpose language called L, which was extended with productions for description of scripts and actions that modify the state of scene objects over time. The main components of the system are: animation language compiler, animation virtual machine, renderer, animation controller, animation file viewer and animation file linker, and a physics engine for dynamic simulation of rigid bodies called PhysX, developed by the Ageia Technologies. The specific purposes of the work are divided in two stages. The first one is the study of mathematical and computational principles and methods for developing the object classes that compose the animation system. Such study includes animation techniques and movements control, compilers theory, virtual machines, memory and garbage collection management, native interfaces and classic mechanics concepts. The second stage is the development of the system components, including the integration with the physics engine, and the animation API implementation.

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Controle de Animações por Computador utilizando Redes de Petri

Dissertação de Mestrado
(indexada pela 1ªvez em 16/12/2013)


Nome: Alessandro de Lima Bicho
Instituição: Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP - Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Departamento de Engenharia de Computação e Automação Industrial
Orientador: Léo Pini Magalhães
Ano: 2001
País: Brasil

Resumo
As alterações visuais, decorrentes das ações presentes em uma animação por computador, somente são possíveis porque há um mecanismo para selecionar e controlar os atributos da cena necessários para produzir os efeitos visuais desejados. Este trabalho explora o uso de redes de Petri como o mecanismo de controle que possibilita simplificar a coordenação das ações em uma animação ao descrevê-la por meio do tratamento dos eventos presentes. Este mecanismo permite definir modelos hierárquicos de controle com diferentes níveis de abstração, onde o encapsulamento de detalhes facilita a reutilização em animações cujos comportamentos sejam similares e possibilita que mudanças possam ser realizadas sem a necessidade de remodelar toda ou grande parte da animação. Além disso, um modelo de controle baseado em redes de Petri também permite prever e testar o comportamento de uma animação antes mesmo da sua execução. O mecanismo proposto é discutido através do estudo de casos de figuras bípedes.

Palavras-chave: Computação gráfica, Animação por computador, Redes de Petri

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