Mehaničke simulacije u računalnim animacijama
Kolegij 19500 Mehaničke simulacije u računalnim animacijama
Nositelj kolegija Izv. prof. dr. sc. Sanja Bjelovučić Kopilović
Vrijeme izvođenja VIII. semestar, 1 + 0 + 2, ECTS: 4 boda
Okvirni sadržaj predmeta
Mehanika u računalnoj grafici u stvarnom vremenu: uvod. 3D objekti. 3D scene. Gibanje. Kruti objekti. Rotacija. Trenje. Otpor vode i zraka. Gravitacija. Sudari i eksplozije. Opruge. Valovi. Osnove geometrije trokuta. Osnove vektora, matrica, derivacija i programiranja u interaktivnoj računalnoj grafici. Simuliranje 3D s DirectX-om: osnove DirectX-a i usporedba sa srodnim alatima. Kratak pregled C++. Osnove Windows programiranja. Matematički alati za 3D programiranje mehanike: 2D, 3D i 4D koordinatni sustavi. Vektori: implementacija u kodu - matematička biblioteka za modeliranje mehanike. Vektori u Direct3D-u. 2D transformacije: Aktivne i pasivne. Translacija. Rotacija. Skaliranje. Kombiniranje transformacija. Korištenje radnog okruženja (sličica) za modeliranje mehanike. Postavljanje geometrije. Ažuriranje sličica. Iscrtavanje sličica. 3D transformacije. 3D cjevovod: Odnos lokalnih i globalnih koordinata. Odnos globalnih i koordinata promatrača. Odnos koordinata promatrača i projekcijskih koordinate. Odnos projekcijskih i ekranskih koordinata. Iscrtavanje u 3D. Mreže i X-datoteke: Teksture: kreiranje iz gotovih datoteka, postavljanje novih. Materijali. Učitavanje mreže. Ekstrakcija tekstura i materijala. Čišćenje mreže. 2D i 3D kinematika. Modeliranje i kodiranje točkastih masa. Točkaste mase u interaktivnoj računalnoj grafici. Sudari točkastih čestica. Detekcija sudara. Obujmice. Optimizacija prostornim dijeljenjem. Odgovor na sudar. Elastični i neelastični sudari. Koeficijent restitucije. Sudari točkastih čestica u 2 i 3 dimenzije. Sudari kugli. Dinamika krutih tijela. Rotacija krutih tijela u 2D i 3D. Sudari krutih tijela. Ažuriranje radnog okruženja simuliranja mehanike. Simuliranje gibanja projektila. Razlika između impulsa sila i konstantnih sila. Kotrljanje. Sustavi masa i opruga. Kosa, odjeća. Harmonijsko gibanje, Hookeov zakon. 3D voda. Implementacija vode: načini "varanja". Stavljanje objekata u vodu: Dodavanje uzgona krutim tijelima. Redizajn radnog okruženja mehaničkih simulacija. Pojednostavljenje inicijalizacije programa. Efikasno postavljanje transformacijskih matrica. Redefiniranje krutih tijela pomoću točkastih masa. Središte mase i ishodište mreže. Uvođenje i inicijalizacija DirectInput-a. Dobivanje ulaza s tipkovnice i miša. Pomaci kamere. Automobili, letjelice, brodovi i čamci. Simulatori leta na lak način. "Dolazak na druge planete" s poznatom i spekulativnom mehanikom.
Razvijanje općih i specifičnih kompetencija
Mehaničke simulacije su eksplozivno područje u industriji razvoja interaktivne računalne grafike, poglavito računalnih igara. Tvrtke koje zapošljavaju programere igara sve više traže one koji poznaju mehaniku. Te vještine mogu pretvoriti nekoga s vrlo malo programerskog iskustva, a strašću za dizajnom računalnih igara, u profesionalca visoko traženog na suvremenom informatičkom tržištu.
Oblici i provođenja nastave i način provjere znanja
Predavanja, auditorne i konstrukcijske vježbe, pismeni i usmeni ispiti.
Popis literature potrebne za studij
I. Pandžić, Virtualna okruženja, Element, Zagreb, 2004.
O. Muftić, Mehanika I (Statika), Tehnička knjiga, Zagreb, 1989.
S. Jecić, Mehanika II (Kinematika i dinamika), Tehnička knjiga, Zagreb, 1989.
D. Cogner, Physics Modelling for Game Programmers, Thomson Course Technology, Boston, 2004.
Popis literature koja se preporučuje kao dopunska
R. Rouse, Game Design: theory & practice 2nd ed., Wordware Publishing, Inc., Plano, 2005.
S. Jecić, Kinematika krutih tijela, Udžbenik Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb, 2002.
Način polaganja ispita
Pismeni i usmeni.
Način praćenja kvalitete i uspješnosti izvedbe predmeta
Kolokviji.