ACEE 24 Abril 2004 – Coimbra Portugal Mecânica e Geometria 3D em jogos de Simulação Física...
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ACEE24 Abril 2004 – Coimbra Portugal
Mecânica e Geometria 3D em jogos de Mecânica e Geometria 3D em jogos de Simulação FísicaSimulação Física
David R. Gil
Agradecimentos à organização do ACEE e ao Pedro Amaro.
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Um Pouco Sobre Mim
• 93 → 97 – Modelação em 3D Studio,(noções de C.G, tipos de luz, texturas, maps, etc)
• 97 – Entrei p/ universidade (IST, Eng. Aeroespacial)
• 98 - 1ª Cadeira de C.G., cadeiras de Física e Mecânica Aplicada.
• 99 → ... – Nunca mais parei...
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Alguns dos meus trabalhos:
1998 Simulador de Vôo
2001 Earth Screen Saver
2002 Crazy Wings
2003 Terrain Viewer, Star Force
2004 Ecodrive
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Simulador de Voo C.A.S.A.(O meu primeiro Jogo)
• Motor Físico muito Motor Físico muito elaborado, noções elaborado, noções de um jogo de de um jogo de simulação 3D. simulação 3D. Texturas, Texturas, iluminação, etc.iluminação, etc.
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Earth Screen Saver
• Texturas e Iluminação Refinada, Texturas e Iluminação Refinada, Optimização Gráfica.Optimização Gráfica.
• Simulação Real-TimeSimulação Real-Time• Ver Ver www.dgadv.com
Ver exemplo
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Crazy Wings
• Jogo Divertido• 2D, Som e
Jogabilidade
Ver Exemplo
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Terrain ViewerTerrain Viewer
Ver Video Serra d’AireVer Video Voo do Falcon 20Ver Exemplo
Para mais detalhes ver página http://www.dgadv.com/dgtv
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Star Force Academy
Ver Exemplo
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Star Force – Game Engine1º Passo – Ambiente 3D, Articulações, Transformações
Ver Exemplo
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Star Force – Game Engine(Outras Funcionalidades)
Luz Especular (que afecta o) Blending
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Tiros
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Colisões (dos tiros)
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Cenário Distante
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Cockpit Virtual
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Multi – Identidades independentes
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Ecodrive
Ver Video
Ver Exemplo
Executado segundo o enunciado do trab. Final da cadeira de Modelação e Visualização 3D (MVT)
Classificação obtida: 20
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Um pouco do que isto é feito(programar jogos – os programas mais dificeis)
Programação
ComplicadaGeometria
Física
Computação
GráficaInterface
SomJoga
bilid
ade
AtractivoEstética, Sensibilidade
Inte
ligen
cia
Artific
ial
Motricidade Humana
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Estrutura de um jogo de Estrutura de um jogo de simulaçãosimulação
Inicialização
Fim?
Sair
Ciclo de execuçãotemporizado 1/T = 15 fps
Simulação Física
Desenhar cena
Aplicar Controlo
Tocar sons
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Geometria
xz
y
v
2
2.5
3
-Os referenciais serverm para localizar numericamente objectos no espaço.
-Referencial Ortonormado, direito
Coordenadas do ponto V:
X=2, Y= 2.5 e Z=3
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2 Referenciais(exemplo de um simulador de voo)
xz
y
3
X’Y’
Z’
- Referencial 1 – Referencial de inercia (aeroporto)
- Referencial 2 – Referencial do corpo (avião)
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2 Referenciais (Transformação de coordenadas)
x
y
3
X’Y’
Z’
Para desenhar p/exemplo a asa, quero transformar os pontos do referencial avião para o referencial aeroporto:
X
Y
Z
= X’
Y’
Z’
X’x Y’x Z’z
X’y Y’y Z’y
X’z Y’z Z’z
.
Alternativa que não precisa de utilizar algebra linear: comandos tipo glTranslate glRotate
Px
Py
Pz
+
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2 Referenciais – Física
xz
y
3
X’Y’
Z’
Lei de Newton:Acel.=Força/massa
Veloc=VelInit+Acel x T
Incremento na posição:
IncX=VelocX x TIncY=VelocY x TIncZ=VelocZ x T
Os Incrementos estão no referencial avião, para poderem ser aplicados à simulação tem de ser transformados para o referencial principal
motor
Peso
Atrito
sustentação
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Outras Ferramentas
• Quaterniõese0=(float)cos(-angle*PI/360.0f);e1=c6x*(float)sin(-angle*PI/360.0f);e2=c6y*(float)sin(-angle*PI/360.0f);e3=c6z*(float)sin(-angle*PI/360.0f);//gg
c6x=2.0f*(ct2->cx*(e0*e0+e1*e1-0.5f)+ct2->cy*(e1*e2-e0*e3)+ct2->cz*(e1*e3+e0*e2));c6y=2.0f*(ct2->cx*(e1*e2+e0*e3)+ct2->cy*(e0*e0+e2*e2-0.5f)+ct2->cz*(e2*e3-e0*e1));c6z=2.0f*(ct2->cx*(e1*e3-e0*e2)+ct2->cy*(e2*e3+e0*e1)+ct2->cz*(e0*e0+e3*e3-0.5f));
Funcionamento: dá-se o vector e o angulo em torno do qual, o ponto deve rodar, os calculos devolvem as coordenadas do ponto rodado.
São essenciais para rodar camaras e objectos em 3D em especial para a simulação física de aviões, são evitáveis para uma simulação de 2D e meia, por exemplo: carro, barco, mota.
Ver Exemplo
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Outras Ferramentas
• Produto Interno
Pi=x1.x2+y1.y2+z1.z2
- Quantifica o quanto próximos os vectores são: Se eles forem colineares, dá 1, se forem perpendiculares dá 0, se tiverem sentidos opostos dá -1.
- Aplicações: Iluminação, determinar projecções, determinar se um carro está dentro da estrada, etc.
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Produto Interno - Exemplos
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Outras Ferramentas
• Produto Externo
x=(y1*z2-z1*y1);y=(z1*x2-x1*z1);z=(x1*y2-y1*x1);
- Quantifica a perpendicularidade entre vectores. Se eles forem colineares, dá 0, se forem perpendiculares dá 1
- Aplicações:Detecção de Colisões, Ortogonalizar um sistema de coordenadas, determinar momentos, ou seja, o quanto uma força vai fazer rodar um corpo.
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Apresentação disponibilizada em http://www.dgadv.com/down