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Animação Baseada em Física Com Simulação Desacoplada

Dissertação de Mestrado
 
Nome: Jonas Fonseca Galante
Instituição: Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ
Programa: Coordenação dos Programas de Pós-Graduação de Engenharia, Programa de Engenharia de Sistemas e Computação
Orientador: Claudio Esperança
Ano: 2009
País: Brasil

Resumo
Este trabalho descreve uma abordagem para a animação de corpos rígidos na qual o cálculo dos parâmetros físicos é desacoplado da exibição em si. Este processamento assíncrono torna possível tratar o cálculo físico com a precisão necessária, por exemplo, usando passos de integração variáveis. Adicionalmente, é possível armazenar quadros a serem exibidos futuramente de forma que um eventual atraso no cálculo da física não seja sentido pelo observador. É também apresentado um esquema de decomposição temporal da cena que viabiliza o aproveitamento de partes pré-computadas da animação mesmo em face da obsolecência de outras partes devido, por exemplo, a uma alteração interativa da cena. A abordagem proposta tende a produzir uma animação mais suave e com maior precisão. Um protótipo incorporando estas idéias foi implementado e experimentos foram realizados de forma a demonstrar a exequibilidade da proposta.

Abstract
This dissertation discusses a physically-based animation approach of rigid bodies in which the computation of physical parameters is decoupled from the proper exhibition. This asynchronous processing makes it possible to handle the physical computation with the necessary precision, using, for instance, variable integration time steps. Additionally, it is possible to store frames to be displayed in the future such that an eventual untimeliness in the physical computation may not be noticed by the observer. It is also presented a scheme for temporal decomposition of the scene which enables the use of parts of the pre-calculated frames even when other parts have to be discarded due to, say, an interaction. The proposed approach tends to produce a smoother and more precise animation. A prototype implementation of these ideas was used to conduct several experiments and thus show their feasibility.

Palavras-chave:  Detecção de colisão, Corpos rígidos, Animação física, Dissertação.

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