15 июля 2009 г.

Последнее время занят активным изучением физических движков -- на джаве и не только. Основная сложность в том, что задачи, которые решаем мы, нетипичны, ими мало кто занимается.

Например: есть множество движков игровой физики -- часть из них даже бесплатна, и портирована на джаву (JBullet, ODE4j). Но они заточены под максимально быструю симуляцию физики -- т.е. система должна выглядеть похоже на реальную. Основные задачи, которые они решают -- движение большого количества тел в простых силовых полях (чаще всего в равномерном поле тяжести), расчет столкновений, учет связей, диссипация. Самое сложное там -- как раз быстрый расчет столкновений и взаимопроникновений тел, связи и силы реакции. Все остальное делается по остаточному принципу -- как правило используется простейшая интеграционная схема Эйлера, которая, вообще говоря, расходится по энергии, но в присутствии трения становится более-менее стабильной, зато обеспечивает завидную скорость расчета. Демки JBullet, где в real-time просчитываются (и рендерятся!) до полусотни объектов довольно сложной геометрии (на java!) впечатляют. При этом попытка смоделировать идеальный биллиард (без диссипации) на этом движке проваливается -- схема эйлера "взрывается" уже через пару минут симуляции.

С другой стороны находятся чисто научные движки. Но они, как правило, заточены под моделирование какой-то конкретной системы. Т.е. программа с их использованием пишется для решения конкретной задачи или класса задач. Кроме того о real-time речь обычно не идет. Да и на джаву они не портированы -- джава, все-таки, пока еще не особо котируется в high perfomance computing

Нам же нужен движок во-первых универсальный -- т.е. единообразно моделировать большинство задач механики, просто накидал объектов и взаимодействий, и сказал "поехали!" -- и он сам со всем разобрался. Во-вторых, с производительностью, близкой к реальному времени для расчета хотя бы десятка сложных объектов, или до сотни простых (моделировать молекулярную механику -- чем больше, тем лучше). Нужно моделировать всяческие идеализации, используемые в механике: идеальные связи (нерастяжимые невесомые стержни, нити, блоки, цепи), идеальные столкновения. Причем все это должно моделироваться максимально "физически" -- т.е. с как можно лучшим сохранением основных инвариантов уравнений движения (энергии, импульса, момента импульса, и т.п.) на временах моделирования хотя бы порядка 10 минут. Такого пока нигде не видел.

Прикидываю, как буду писать сам.

Комментариев нет:

Отправить комментарий