Alta fidelidad en simulacion de t ela u sando p rogramacion paralela

´ ´ ´ III S IMPOSIO P ERUANO DE C OMPUTACI ON G R AFICA Y P ROCESAMIENTO DE I M AGENES , SCGI-2009

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´ Alta Fidelidad en Simulacion de Tela Usando ´ Programacion Paralela
Oscar Cuadros Linares
´ ´ Resumen — Este art´culo presenta algoritmos eficientes para conseguir alta definicion en la simulacion de tela. El proı ´ ceso inicia con la utilizacion de mallas triangulares, basadas en unsistema de part´culas y resortes para representar la ı ´ ´ tela que someteremos a la animacion, luego se aplica un m´ todo de integracion semi-impl´cito basado en el m´ todo e ı e ´ conocido como Backward Euler, donde se utilizan conceptos f´sicos para conseguir la simulacion del movimiento natuı ´ ral de la tela. Finalmente se aplican algoritmos de deteccion de colisiones segmento-triangulo ysegmento-segmento, ´ ´ apoyados en una estructura de datos espacial denominada arbol AABB, tomando en cuenta la friccion del objeto con ´ ´ el que se colisiona para alterar la posicion de las part´culas. Para lograr que la simulacion se realice en un tiempo ı ´ ´ menor, la integracion semi-impl´cita es implementada usando programacion paralela. ı ´ ı ´ ´ T´ rminos de indexacion — Simulacion f´sica,deteccion de colisiones, programacion paralela, tela e ´

1. Introduccion ´
´ El enfoque predominante en la animacion de objetos es la f´sica, donde se usa m´ todos num´ ricos para aproxiı e e mar las ecuaciones, desarrollando modelos geom´ tricos e en tiempo discreto. Estas animaciones se han venido es˜ tudiando por varios anos, presentando la gran ventaja de lograr simular el mundo real, sinembargo, presentan desventajas como la complejidad de controlar la an´ imacion de forma manual y la lentitud del c´ lculo de la a ´ simulacion. El primer problema sigue siendo muy com´ ´ plicado de tratar y requiere aun mucha investigacion, ´ pero el ultimo problema ha sido ayudado por el aumento en el rendimiento de las computadoras personales, incluyendo los avances en los productos b´ sicos como tarajetas de v´deo (GPU) y multiprocesadores, lo que ha cauı ´ ı sado que la simulacion f´sica se encuentre en su edad de oro. [13] Existen diversas t´ cnicas para resolver el problema de e ´ la animacion de objetos deformables, de las cuales algu´ nas buscan realizar la animacion en tiempo real, pero sac´ rificando la fidelidad en la representacion real de la simu´ e lacion, t´ cnicas conocidas comoNon hero characters, mientras que otras buscan dar el mayor realismo posible, t´ cnie cas conocidas como hero characters, las cuales deben tener calidad fotogr´ fica en la tela, donde el logro de tales exige a ´ ´ mayor resolucion, porque el numero de curvas y pliegues ´ esta limitado por la discretizacion de la tela. [9]

´ ´ Figura 1: Alta resolucion en simulacion de tela

´ Por otro lado, encuanto a la deteccion colisiones, tambi´ n existen t´ cnicas orientadas b´ sicamente a reducir el e e a ´ numero de veces que se utilice los algoritmos de proximidad entre primitivas, se han propuesto diversas estructuras de datos buscando segmentar el espacio tridimensional que contiene a los objetos, de forma que se pue´ ´ da realizar busquedas previas a la utilizacion del algorit´ ´ mo dedeteccion de colision utilizado, en este art´culo utiı ´ lizamos la estructura de datos de segmentacion de objetos tridimensionales en cajas alineadas a los ejes, que contienen partes del objeto particionado, estructura conocida como Axis Aligned Bounding Box Hierarchy (AABBH). ´ ı Finalmente, dado que la simulacion f´sica de tela es muy lenta cuando se busca obtener un alto grado de realismo y ya quela tecnolog´a de hardware permite reı alizar operaciones de CPU de forma paralela, es importante maximizar el uso de los recursos con los que contamos al momento de realizar los c´ lculos, por ese motia ´ vo es que este proceso se realiza utilizando programacion con multi-hebras, lo cual permite aprovechar el tiempo ´ ocioso de el o los procesadores, reduciendo as´ el tiempo ı ´ destinado a...