05.Fahrsimulationen und Echzeitanwendungen - Goethe

Transcription

Organisatorisches 1
Animation
Fahrsimulationen &
Echtzeitanwendungen
Frauenvollversammlung des Fachbereiches
„Informatik und Mathematik“
am Montag, den 19.Juni 2006, um 10 Uhr c.t.
im Seminarraum 307:
Tobias Breiner
Begrüßung durch Dekan
Situation an FB
Hessisches Mentorinnen-Netzwerk
Frauenförderung
Aufgaben einer Frauenbeauftragten
Wahl des Frauenrates
SS 2006 - Animation
Fahrsimulationen & Echtzeitanwendungen
Um Streikende nicht zu benachteiligen, findet
am Mittwoch, den 12. Juli 2006, um 12:00 Uhr c.t.
eine Wiederholungs-Marathonvorlesung statt
Ich werde alle Folien mitbringen, gewünschte Teile
noch einmal vortragen, eventuell
unverständliche Folien erklären und Fragen
beantworten.
Bitte Vorbereiten!
Tobias Breiner
tbreiner@gdv.informatik.uni-frankfurt.de
Wiederholung und Vertiefung
Fahrsimulationen
Das Freie Fahrsimualtionskonzept
Echtzeitanwendungen
Zusammenfassung
3/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Volumenmodelle: Enumeration
Space Subdivision Schema
Voxel beschreiben konstante Eigenschaften für
ein einzelnes Volumenelement
Dichte
Farbe
etc.
Tobias Breiner
4/86
Raumunterteilung
Hierarchische Strukturierung
Octree, Quadtree
binary space (Binärraum)
Knoten zeigt eine
Unterteilung an.
Blatt (on/off) zeigt an,
ob Raumelement zum
Objekt gehört
Modellierung des
vollständigen 3D-Objektes
aus gleichförmigen
Volumenelementen
SS 2006 - Animation
2/86
Inhalt
Organisatorisches 2
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
5/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
6/86
1
Octree Representation - 3D
Binärraum-Unterteilung
Unterteilung des
„Betrachtungsraumes
in acht Oktanten
Unterteilung in Halbräume bzw. Halbebenen
Unendliche Ausdehnung des
Betrachtungsraumes
Halbraum+
Halbraum-
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
7/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Primitive Instancing
Volumenmodelle: Volumendaten
•
•
•
•
•
Sammlung von vordefinierten Primitiven
Instanzieren durch beschreibende Parameter
Einfachste Art zur Beschreibung von
geometrischen Objekten
Nachteil: begrenzte Menge von Primitiven
Beispiele: (tbrick, l, h1, h2, w1, w2)
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Volumendaten können
direkt aus diagnostischen
Verfahren gewonnen
werden
3D-Röntgenanalyse (CT)
Kernspintomographie
(MRT)
3D-Ultraschall
Cryosection
9/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Constructive Solid Geometry
Fraktale Modelle
Hierarchisch-boolesche
Verknüpfung von
3D-Primitiven
10/86
0D in 3D
+
1D in 3D
-
2D in 3D
+
SS 2006 - Animation
8/86
Tobias Breiner
xD in 3D
(x ≠ n)
Fraktale
Modelle
3D in 3D
11/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
12/86
2
- Fraktale Modelle:
- Fraktale Modelle:
Midpoint-Displacement
L-Systeme
1968 von Aristid Lindenmayer
Grundlage einer axiomatischen
Theorie biologischer Wachstumsprozesse
Menge von Produktionsregeln
Sukzessive Ersetzung von Einzelteilen eines
einfachen Objektes, um komplexe Strukturen zu
generieren
Quelle: Björn Borer: http://www.gymlaufen.ch/3_was/311_projekte/projektwoche04/terragengalery/pages/Bjoern%20Borer%202.htm
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
13/86
- Fraktale Modelle:
Landsberg-Oberfläche
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
14/86
Fraktale Planeten
Lösung: Kugeln aus Platonischen Körpern
Tetaederkugel,
Oktaederkugel,
Ikosaederkugel
Diplomarbeit Jörg Homann, Betreuer Tobias Breiner
Quelle: http://www.cg.tuwien.ac.at/research/rendering/csg-graphs/Pics/landsberg.JPG
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
15/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Fraktale Bauwerke
Konventionelle Datenmodelle
Beispiel: Fraktale gotische Fenster (Autor: Björn
Schmidt und Yann Lorion, Betreuer: Tobias Breiner)
Computergraphikpraktikum SS2005 im Studienfach
Informatik an der Johann Wolfgang Goethe Universität
Frankfurt am Main.
Quelle: http://www.iz-media.de/gothic/index.php?a=about
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
17/86
16/86
0D in 3D: Punktmodelle
(Point Clouds, Surfels, …)
1D in 3D: Linienmodelle
(Vectors, Drahtgitternetze, …)
2D in 3D: Flächenmodelle
(Polygone, parametr. Flächen, …)
3D in 3D: Volumenmodelle
(Enumeration, CSG, …)
xD in 3D, x Є N: Fraktale Modelle
(L-Systeme, Plasma, …)
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
18/86
3
Nächstes Kapitel
Quaoaring Datenmodell
Fahrsimulationen
0D in 3D: Punktmodelle
1D in 3D: Linienmodelle
2D in 3D: Flächenmodelle
3D in 3D: Volumenmodelle
xD in 3D, x Є N: Fraktale Modelle
xD in 6D (
3 Raumdimensionen +
1 Zeitdimension +
2 biologische Dimensionen ):
Quaoaring Modelle
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Fahrsimulationen
Das freie Fahrsimulationskonzept
3D-Echtzeitanwendungen
Resümee
19/86
Motivation
SS 2006 - Animation
Geschichte der Fahrsimulationen (~1982)
Übergang von elektromechanischen
zu computerbasierten Fahrsimulationen
Übergang von pixelbasierten zu
spritebasierten Fahrsimulationen
Chequered Flag
1984 Sinclair
F1
1976 Atari
Night Driver
1976 Namco
Midnight Racer
1976 Midway
Speed Freak
1977 Vectorbeam
Tobias Breiner
21/86
Turbo
1981 Sega
SS 2006 - Animation
Challenges
1983 Taito
Tobias Breiner
22/86
Übergang von fixen
zu animierten Sprites
Übergang von Single-Player zu
Multi-Player Modi im LAN bzw. KIBoliden
Turbo Esprit
1986 Sinclair
SS 2006 - Animation
Pole Position
1982 Namco
Motivation
Motivation
Konami GT
1986 Konami
20/86
Motivation
Geschichte der Fahrsimulationen (1976/77)
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
OutRun
1986 Sega
Wec Le Mans
1986 Konami
Chace HQ
1988 Taito
Tobias Breiner
Final Lap
1987 Namco
23/86
SS 2006 - Animation
Chace HQ
1988 Taito
Cisco Heat
1991 Jaleco
Tobias Breiner
24/86
4
Motivation
Motivation
Geschichte der Fahrsimulationen (~1989-95)
Übergang von spritebasierten zu
3D-polygonbasierten Fahrsimulationen
Final Lap 2
1991 Namco
Hard Driving
1989 Atari
SS 2006 - Animation
Übergang von flat-shaded, untextured zu
smooth shaded, textured Polygones
Virtual Racing
1992 Sega
Virtual Racing
1992 Sega
SF Rush The Rock
1997 Atari
Hov Driving
1994 Hov
Tobias Breiner
25/86
SS 2006 - Animation
Rave Racer
1995 Namco
Racing Jam
1998 Konami
Tobias Breiner
26/86
Motivation
Motivation
Vergangenheit
Übergang von per polygone
zu per-pixel-shading
Dirt Dash
1997 Namco
Battle Gear
2000 Kaido
SS 2006 - Animation
Ridge Racer V
2000 Namco
Gran Tourismo
2001 Sega
Tobias Breiner
27/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
28/86
Motivation
Motivation
Gegenwart
Zukunft
Gibt es sie überhaupt
?
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
29/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
30/86
5
Spezielle Hardware für Fahrsimulationen
konventionelle Fahrsimulationen
Rendering
Sichtsysteme
1.000 - 200.000 Polygone pro Landschaft
mindestens 30 bis 60 fps
Arcade-Games haben universitäre
Fahrsimulationen im Rendering in der Regel
überholt
Monitore & Displays
Visuelle
Hardware
Head Mounted Displays
Projektionen
Dome
Cave & Semi-Cave
Powerwalls
Singlepowerwall
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
31/86
Multipowerwall
SS 2006 - Animation
gebogene Powerwall
Tobias Breiner
32/86
Head Mounted Displays
Projektionssysteme für Fahrsimulationen
•Mit Head-Tracking volle 360° * 360°-Sicht
•In der Regel ca. 60° * 60° - Sicht (viele
Ausnahmen)
•Ohne Head-Tracking max. 240° *130°-Sicht
•Auflösungen pro Beamer von 800*600 bis 2000
* 1000 Pixel
•Auflösungen zwischen 2* (300*200)
bis 2* (1280 x 1024 ) Pixeln
•Mono- oder Stereoskopisch
•Direct-Retinal-Beaming noch im
•Powerwall, Semi-Cave, Dome
Versuchsstadium
•Single- oder Multibeamer
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
33/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
34/86
Pluralistik der Motion Bases
Motion Base (Beispiel: Arcade-Anwendung)
Motionbases haben zwischen 1-12 Freiheitsgrade
Bislang kaum genormte Schnittstellen zu MBs
Sehr verschiedene Variationen der Motion Bases
=> Software meist nicht Hardware-unabhängig
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
35/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
36/86
6
Motion Base (Beispiel: Forschungsanwendung)
Defizite konventioneller Fahrsimulationen
Inflexibilität gegenüber Hardwareveränderungen & neuen
Anforderungen jeglicher Art
Viele professionelle Fahrsimulationen entweder nicht
echtzeitfähig oder von teuren Hochleistungs-Workstations
abhängig
Hybridfahrsimulationen, die zwischen professionellen und
spielerischen Anwendungen interpolieren, sind meist sehr
unzulänglich
Keine freie Streckenwahl
Keine Einbeziehung unerwarteter Extremsituationen
MB des Daimler Chrysler-Fahrsimulators
„Computerworld Smithsonian Award in the area of
transportation“
180° * 40° -Sicht

> 150 Forschungsprojekte
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
37/86
Fahrsimulationen sind inflexibel
Programmierer und Anwender sind unfrei in
ihren Möglichkeiten
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
38/86
Die „Drei mal Fünf Freiheitsgrade“
des Freien Fahrsimulationskonzepts
•
•
Freiheit
für die Fahrsimulationen
!
•
•
•
freie Wahl der Eingabegeräte, der Motionbases und
der Sichtsysteme
freie Konfigurierbarkeit der Kameraeinstellungen,
Blickwinkel und Auflösungen
freie Wahl aus mindestens drei zugrundeliegenden
Grafik-APIs (z.B. Direct 3D, OpenGL, Renderware3)
freie
Austauschbarkeit
der
Fahrzeuge,
der
Armaturenbretter und der Virtuellen Szenerie
freie Streckenwahl innerhalb der Virtuellen Szenerie
für den Testfahrer in allen drei räumlichen
Dimensionen
5
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
39/86
SS 2006 - Animation
5
5
Tobias Breiner
40/86
Das Freie Konzept
schnelle Kollisionserkennung
Das Freie Konzept
Renderunabhängige Fahrphysikberechnung
Berechnung der Fahrphysik erfolgt asynchron
zur Visualisierung in mehreren Threads.
schnelle Kollisionserkennung & implizite
Abprallberechnung
Ermöglichung von Querfeldein-Fahrten in
polygonintensiven Landschaften
=> renderunabhängige
Fahrphysikberechnung
Visualisierungsthread(s)
Fahrphysikthread(s)
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
41/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
42/86
7
Probleme beim freien Konzept
Realisierungen beim freien Konzept
Verkeilungen der Fahrzeuge
Verkeilungen der Fahrzeuge
Minimale Ungenauigkeiten beim Abprall
nach einer Kollision können zu
Endloscrashs führen
Entkeilungsroutine:
-statistische Ermittlung ob Endloscrash vorliegt
-Wenn ja: zusätzliche Kräfte in Richtung des Reflexionsvektors
ausführen
-Bei jedem Tick exponentiell anwachsender Betrag
-Ab dem n. Tick auch Richtung variieren
=> Verkeilung!
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Entkeilung
43/86
Probleme beim freien Konzept
Asynchrone Positionsdatenübermittlung
Tobias Breiner
Das Freie Fahrsimulationskonzept
Physikalische Eckdatenprofile
Schelle Testung von Prototypen
Vorausinterpolation der Positionen und
Geschwindigkeiten aller Fahrzeugteile
notwendig
Einfaches Austauschen der Fahrzeuge
Reifentyp = BiasPly, Z-Man
Nach Kollision wird obige Interpolation
obsolet
Reifendurchmesser = 0,..
Reifenbreite = 0,...
Reifensteifheit = 0,..
Verkeilungen
Reifenprofiltiefe = 0,...
.....
Fehlinterpretationen
Tobias Breiner
45/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Beipiel für Karosserieeckdaten
Beipiel für Reifeneckdaten
•Fahrzeugtyp
Reifen:
•Anzahl und Position der
Räder => Link zu
Reifeneckdaten
•Reifentyp = BiasPly, ZMan
46/86
•Reifendurchmesser
•Geometrie-Link
•Reifenbreite
•Masse
•Reifensteifheit
•cw-Wert
•Reifenprofiltiefe
•Querschnittsfläche
•Reifenprofilart
•…
SS 2006 - Animation
44/86
Definition eines allgemeinen Sets von physikalischen
Eckdaten für Fahrzeuge
Beachten der Laufzeiten der Datenpakete
SS 2006 - Animation
SS 2006 - Animation
•.....
Tobias Breiner
47/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
48/86
8
Fahrphysik für einfache Fahrsimulationen
Wichtigste Formeln
Gesamtbeschleunigungskraft
Die Geschwindigkeitsveränderung ∆v pro Zeiteinheit ∆t beträgt:
Die longitudinale Gesamtbeschleunigungskraft
FGes berechnet sich zu:
∆v = a*∆t
FGes =FA − FL − FR = − FM
Dabei ist die Beschleunigung a nach Newton:
a = FGes/m
FA = Beschleunigungskraft Netto
FL = Luftwiderstand
FR = Rollwiderstand
FM = Massenträgheit
Also gilt:
∆v = FGes *∆t/m
FGes = longitudinale Gesamtbeschleunigungskraft
m
= Masse des Fahrzeugs
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
49/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Luftwiderstand
Querschnittsfläche
50/86
Der Luftwiderstand FL berechnet sich mit:
Aρ ⋅ v 2 c w
FL =
2
A = Querschnittsfläche
ρ= Luftdichte
v = Geschwindigkeit
cw = Luftwiderstandswert
SS 2006 - Animation
Quelle: http://www.kfz-tech.de/Formelsammlung/Luftwiderstand.htm
Faustregel für Durchschnittsfahrzeuge:
A = ca. 0,8 · b · h
Tobias Breiner
51/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Luftwiderstandswerte
Luftdichte
Typische cw-Werte:
Motorrad verkleidet:
Motorrad unverkleidet:
Kleinwagen:
Mittelklasse:
Laster
VW Auto 2000-Studie
SS 2006 - Animation
Luftdichte ρ:
Gibt an, wie viel Masse in einem
Kubikmeter Luft enthalten ist
Ist abhängig von:
0,57
0,63
0,32
0,28
0,40
0,15
Tobias Breiner
52/86
Wetterlage
Höhe über N.N.
Typischer Wert für Meereshöhe und
20°C: 1,2 kg/m3
53/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
54/86
9
Rollwiderstand
Rollwiderstandskoeffizient
Der Rollwiderstand FR berechnet sich zu:
Typische Werte für den Rollwiderstandskooefizienten cR :
FR= cRmg
cR Rollwiderstandskooefizient
m Masse des Fahrzeugs
g Gravitationskonstante
Achtung: bei sehr kleinen Geschwindigkeiten (< 5km/h)wird
der Rollwiderstand durch den Haftwiderstand abgelöst,
beim Schleudern und Durchdrehen der Reifen durch den
Gleitwiderstand
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
55/86
0,001
0,006
0,007
0,01
0,013
0,015
0,020
0,03
0,04
0,050
0,2
- 0,002
- 0,010
Rad auf Schiene
Lkw-Reifen auf Asphalt
Standard-Fahrrad
Autoreifen auf Beton
Pkw-Reifen auf Asphalt
Autoreifen auf Kopfsteinpflaster
Pkw-Reifen auf Schotter
Autoreifen auf Schlaglochstrecke
Autoreifen auf festgefahrenem Sand
Reifen auf Erdweg
Autoreifen auf losem Sand
- 0,02
- 0,015
- 0,03
- 0,06
- 0,08
- 0,4
Quelle: T. Schmidt, D. Schlender (2003): Untersuchung zum saisonalen Reifenwechsel unter Berücksichtigung technischer und
klimatischer Aspekte
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
56/86
Freies Fahrsimulationskonzept
Massenträgheit
Rückkopplungsberechnungen
Abweichung
Simulation/ Realität
FM = a*m
asymptotische Resonanzen
104
102
100
10-2
10-4
10-6
a = Beschleunigung des Fahrzeugs
m = Masse des Fahrzeugs
½
1
2
4
8
16
32
64
128 Verhältnis
FR/fFDS
ohne Dämpfungsformel
mit Dämpfungsformel
Bei komplexen Rückkopplungsberechnungen (z.B. beim
Federungs-Dämpfungs-System) treten unerwünschte
Resonanzeffekte mit der Frame-Rate-Frequenz auf
=> Dämpfungsformel!
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
57/86
58/86
Kameraführungen
Alte Verfolgungskameraalgorithmen
unzureichend
Probleme:
• Kein ‚Verheddern‘ in der
komplexen Szenerie
• bestmöglicher Blick auf das
Fahrzeug
• Orientierung in der komplexen
Landschaft
• Unterstützung von ‚Thrill‘ und
‚Action‘ in spielerischen
Anwendungen
• Verzögerung des Gefühls der
virtuellen Seekrankheit
Tobias Breiner
Tobias Breiner
Verfolgungskameras
SS 2006 - Animation
SS 2006 - Animation
1. Feste Kamera mit Blick aus der Windschutzscheibe,
Seitenscheiben und Rückscheibe
2. Feste Kamera mit verschiedenen Sichten aus dem
Auto (wie oben), jedoch wahlweise ohne Schaukeln
und Gieren
3. Kamera, welche die Ausgleichbewegungen des
Fahrers nachempfindet
4. Fixe Übersichtskamera auf das Auto
5. Mehrere fixe Kameraeinstellungen auf das Auto
(Filmschnitte)
6. Starre Verfolgungskamera
7. Dynamische Verfolgungskamera mit virtuellem
‚Gummiband’
8. Intelligente semiautonome Verfolgungskamera
59/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
60/86
10
Bildung der Objekthierarchie
Implementierte Kameraführungen
am Beispiel „freie Fahrsimulation“
Beliebige
Kamerakonstellationen
konfigurierbar
Im Folgenden wird an einem konkreten Beispiel
erklärt, wie eine hierarchische (weitestgehend
simulative) Animation mit Szenegraphen erstellt
werden kann.
Beispiel: Fahrsimulator mit dem „freien
Fahrsimulationskonzept“
Weiterführende Literatur zum „freien FS-Konzept“:
Breiner, Tobias: Freie Konzeption zukünftiger
Fahrsimulationen In: Möller, Reinhard 7. Workshop
Sichtsysteme – Visualisierung in der
Simulationstechnik: Aachen: Shaker, S. 15-25 (2001)
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
61/86
Nächstes Kapitel
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
62/86
Echtzeit
Definition aus Wikipedia:
„Der Begriff „Echtzeit“ legt lediglich fest, dass ein
System auf ein Ereignis innerhalb eines
vorgegebenen Zeitrahmens reagieren muss.“
Fahrsimulationen
Das Freie Fahrsimualtionskonzept
=>„Echte“ Interaktivität
In der Computergraphik liegt dieser Zeitrahmen bei
ca. 0.05s (entspricht 20 fps oder
Bewegtbildgrenze)
Zusammenfassung
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
63/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
64/86
Beispiel:
Freie Echtzeit-Fahrsimulation
Echtzeit
Mit Hilfe einer objektorientierten
Programmiersprache
Echtzeit
Harte Echtzeit
SS 2006 - Animation
Weiche Echtzeit
Tobias Breiner
65/86
Ziele:
freie Streckenwahl
komplexe Landschaften
realistisch anmutende Fahrphysik
flexibel hinsichtlich Sichtgeräte
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
66/86
11
Einführung
Die „fünf Freunde“ der 3D-Echtzeit
1.
2.
3.
4.
5.
Viel in Initialisierung verschieben!
Maschinencodenah programmieren!
Polygone einsparen!
Angemessene physikalische Modelle
verwenden!
Performanten Szenegraphen wählen!
Beschleunigung für Echtzeitanwendungen
Verschiebung in
Initialisierungsroutine
Beschleunigung
der Berechnung
machinencodenahe
Programmierung
Echtzeitfähigkeit
Einsparung von
Polygonen
Angemessenes
physikalisches Modell
Algorithmische
Beschleunigung
performanter
Szenegraph
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
67/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
68/86
polygonintensive Landschaften
Polygoneinsparungen
Skydome
L.o.D.Techniken
Bumpmapping
Billboarding
•Aktuelle Testlandschaft besteht aus ca. 300.000 Polygonen
Texturen
•9*9 km großes virtuelles Areal
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
69/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Skydome
Multi-Skydomes
70/86
Mehrere Schichten:
äußerste opak, innere halbtransparent
Quelle: http://en.wikibooks.org/wiki/Blender_3D:_Noob_to_Pro/Build_a_skybox
& http://www.starship-enterprises.net/3D%20Rotating%20Dome.htm
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
71/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
72/86
12
Billboards
Billboards (Variationen)
Billboards mit Alpha-Textur:
Billboards mit transparenten und opaken Anteilen
(fast immer)
Multi-Billboards:
Mehrere hintereinanderliegende Schichten von Billboards
Axis alined Billboards:
Billboards, die sich nur um eine definierte Achsedrehen
können – in der Regel y-Achse
Criss-Cross-Billboards:
Billboards die zusätzliche Flächen beinhalten, welche die
Hauptffläche durchdringen
Video-Billboards:
Billboards mit einer Videotextur
Polygone, welche sich stets in Richtung des
Betrachters orientieren
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
73/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
74/86
Multibillboards
Multi-BBs mit Verschiebungen/Skalierungen
Mehrere hintereinanderliegende Schichten von
Billboards
Vorteile:
Tiefenschärfe (wenn Rendermodell dies unterstützt)
Interne perspektivische Verschiebungen bei
Nahbetrachtung
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
75/86
Multibillboards mit Internen Verschiebungen
und/oder Skalierungen
Vorteile:
Formänderungen (z.B. für Wolkenveränderungen,
Rauch,o.ä.)
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Criss Cross Billboards
LoDs mit finalem Billboarding
76/86
Billboards mit zusätzlichen metaorthogonalen
Schnittflächen
Vorteile:
Tiefenschärfe (wenn Rendermodell dies unterstützt)
Interne perspektivische Verschiebungen bei
Nahbetrachtung
Gut geeignet für Bäume
Quelle: http://www.720studios.net/~sam/projProposal.php
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
77/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
78/86
13
Sky-Billboarding
Billbaords mit Alpha-Textur
Ohne Alpha
Vorteil gegenüber Sky-Dome:
mit Alpha
Quelle: http://www.720studios.net/~sam/projProposal.php
•Wolken verschieben sich gegeneinander
•Überlagerung von Wolken
Nachteil:
•Artefakte bei Wolkenkreuzungen
SS 2006 - Animation
Quelle: http://www.hortus3d.com/fr_bil.htm
Tobias Breiner
79/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
80/86
Schatten-Billboarding
Angemessene Physikalische Modelle
z.B. Ifimetrale Fahrphysik
Drehmomente um Y-Achse
Gefederte Masse
Beschleunigung, Impuls
Ungefederte Masse
Druck, Haft- und Gleitreibung an den 4 Aufsatzpunkten
Quelle: http://www.hortus3d.com/fr_bil.htm
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
81/86
Nächstes Kapitel
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
82/86
Zusammenfassung
Zusammenfassung und Ausblick
Geschichte der Fahrsimulationen
Voraussetzung für Fahrsimulationen
Erster Einblick in die Fahrphysik
Erstellen von 3D-Echtzeitanwendungen
Fahrsimulationen
Das freie Fahrsimulationskonzept
Zusammenfassung
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
83/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
84/86
14
Nächste Woche
Ende
Danke
für Ihr
Interesse!
Interesse!
Animation mit Szenegraphen
Was ist ein Szenegraph?
Welche Arten von Szenegraphen
existieren?
Hierarchische Animation mit Hilfe von
Szenegraphen
Erstellen einer exemplarischen 3DEchtzeitanwendung mit Hilfe eines
Szenegraphen
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
Tobias Breiner
tbreiner@gdv.informatik.unitbreiner@gdv.informatik.uni-frankfurt.de
85/86
SS 2006 - Animation
Tobias Breiner
86/86
15

05.Fahrsimulationen und Echzeitanwendungen - Goethe

Transcription

Similar documents

Test: Tourenräder

Grafik-Programm MSWord - Boote

Warzone 2100 (GPL Version)