Positionsbasierte Echtzeitsimulation von deformierbaren Körpern für interaktive Anwendungsbereiche

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation von deformierbaren Körpern in Echtzeit. Hierfür wird die Position-Based-Dynamics-Methode mit Partikeln und Zwangsbedingungen, die diese einhalten müssen, verwendet. Um die Echtzeitfähigkeit zu gewährleisten, werden die Berechnungen für die Simulation parallel auf einer Grafikkarte mit CUDA durchgeführt. Es wurde eine Anwendung mit Qt erstellt, mit welcher die Simulation gesteuert werden kann und deren Ergebnisse angezeigt werden. Die Simulation an sich findet ausschließlich auf der Grafikkarte statt, um möglichst gut von der Parallelisierung zu profitieren. Der Anwender hat die Möglichkeit jederzeit die Parameter der Simulation zu verändern oder die Visualisierung der deformierbaren Körper zwischen Partikeldarstellung und Dreiecks-Mesh umzuschalten. Außerdem kann der Nutzer mit den Simulationsobjekten interagieren, um diese zu bewegen. Da die Objekte mit Partikeln repräsentiert und simuliert werden, wurde eine weitere Anwendung realisiert. Diese ermöglicht es, aus einem 3D-Modell des Objektes eine Partikelrepräsentation zu generieren. Letztendlich ist es gelungen, die parallelisierte Position-Based-Dynamics-Methode für die Simulation von Weichkörpern erfolgreich umzusetzen. Dabei wird die Echtzeitfähigkeit mit geeigneten Parametereinstellungen für bis zu 60.000 Partikel eingehalten.

  • Masterarbeit von Sara Gulde
  • Aufgabensteller/Prüfer: Prof. Dr. Christoph Bichlmeier
  • Arbeit vorgelegt am: 07.04.2020
  • Durchgeführt an der: Fakultät für Informatik, Studiengang Game Engineering und Visual Computing