Accelerated Proximity Queries for Collision Detection and Brittle Fracture

• Autores: Sara Carolina Schvartzman Krimer
• Directores de la Tesis: Miguel A. Otaduy Tristán (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Rey Juan Carlos ( España ) en 2013
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Angel Rodríguez Martínez de Bartolomé (presid.), Marcos Jose Garcia Lorenzo (secret.), Denis Steinemann (voc.), Gustavo Ariel Patow (voc.), François Faure (voc.)
• Materias:
  • Matemáticas
    • Ciencia de los ordenadores
      • Simulación
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: hdl.handle.net
• Resumen

  • Aplicaciones interactivas que buscan la inmersión del usuario, como videojuegos o programas de entrenamiento, requieren un alto grado de realismo del mundo virtual. Para lograr este objetivo, los objetos de la escena son modelados en gran detalle y simulados generando animaciones físicamente realistas. Sin embargo, la combinación de ambos elementos suele dificultar la simulación a ritmos interactivos. Publicaciones anteriores han abordado estos problemas de dos formas: resolviendo problemas costosos para producir animaciones físicamente correctas, o sacrificando la precisión para obtener animaciones rápidas. En esta tesis doctoral, presentamos técnicas que usan consultas de proximidad aceleradas para generar fractura, detectar colisiones entre fragmentos, y detectar autocolisiones, de una manera físicamente plausible y manteniendo velocidades interactivas, aún cuando se utilizan mallas con alto grado de detalle. Las mallas de superficies son utilizadas tanto para detectar colisiones como para generar superficies de fractura. Para producir una fractura, calculamos un diagrama de Voronoi centralizado del objeto, resolviendo consultas de proximidad entre puntos interiores del modelo. También presentamos un algoritmo para actualizar estructuras de detección de colisiones tras un evento de fractura. Estas estructuras son utilizadas para detectar colisiones entre nuevas superficies de fractura de una manera eficiente. También introducimos el concepto de árbol de pruebas de autocolisión, que precalcula las pruebas necesarias para detectar autocolisiones utilizando una jerarquía de volúmenes envolventes. Utilizamos métodos basados en la regularidad de las mallas, que generan test de orientación y de autoinsercción de la proyección del contorno de un parche para descartar autocolisiones de un nodo. Para ello, presentamos un nuevo métodos para actualizar conos de normales con un coste menor al número de triángulos para comprobar el test de orientación, y un nuevo algoritmo para detectar auto-intersecciones de la proyección del contorno llamado test del contorno-estrella, cuyo coste es independiente de la resolución de la malla.