Tutorial 24 – OpenCL Rigid Body Terrain Interaction

Im letzten Tutorial haben wir uns mit der Interaktion zwischen Partikeln und einem Terrain befasst. Heute gehen wir einen Schritt weiter und ersetzen die Partikel durch Rigid Bodies (Starrkörper). Kommt es zu Kollisionen zwischen den Körpern untereinander bzw. zwischen einem Körper und dem Terrain, dann werden die hierbei übertragenden Kräfte (Impuls- bzw. Geschwindigkeitsänderungen einzelner Massenelemente des verwendeten Massenpunkt-Modells) mithilfe eines Masse-Feder-Systems (Mass Spring System) auf alle weiteren Massenelemente der beteiligten Rigid Bodies verteilt. Für das Handling möglicher Kollisionen zwischen einzelnen Massenelementen der jeweiligen Rigid Bodies kommt wie zuvor ein sogenanntes Kollisionsgitter (Collision Hash Grid) zum Einsatz.

Initialisierungsarbeiten

// Physiksystem initialisieren (maximal 3000 Rigid Bodies):
PhysicalSimulationParameter = new CPhysicalSimulationParameter;
PhysicalSimulationParameter->Init_PhysicalSimulationParameter(
                             "../Physics/SimulationParameter.txt");

SimpleBodyMasspointModel = new CSimplePhysicsBodyMasspointModel;
SimpleBodyMasspointModel->Init_MasspointModel(
                          "../Physics/MasspointModels/Box2.txt");

OpenCLPhysicsManager = new COpenCLPhysicsManager;
OpenCLPhysicsManager->Init_CollisionGrid(100, 100, 100, 50);

long NumMassElementsMax = 45000;
long NumBondingsMax = 156000;

OpenCLPhysicsManager->Init_OpenCL_3DBodyPhysicsManager(
                      "../Physics/PhysicsCalculations.cl", 3000,
                      NumMassElementsMax, 10, NumBondingsMax, false);

SimplePhysicsBodyManager = new CSimplePhysicsBodyManager;
SimplePhysicsBodyManager->Init_SimplePhysicsBodyManager(3000,
                          OpenCLPhysicsManager->MassElementPool,
                          OpenCLPhysicsManager->BondingPool);

PhysicalTestBodies = new CPhysicalTestBodyPhysicsManager;
PhysicalTestBodies->Set_PhysicalSimulationParameter(
                    PhysicalSimulationParameter);
PhysicalTestBodies->Set_OpenCLPhysicsManager(OpenCLPhysicsManager);

// 2000 Rigid Bodies generieren:
PhysicalTestBodies->Init_PhysicalTestBodies(SimplePhysicsBodyManager,
                    SimpleBodyMasspointModel,
                    InstancedObjectTextureAndMeshDesc,
                    SimpleObjectInstanceMemoryManager, 2000);

[...]

// Terrain-Surface-Daten laden und dem Physiksystem zuweisen:
TerrainTileSet_SurfaceData = new CTerrainTileSet_SurfaceData;
TerrainTileSet_SurfaceData->Init_TileSet("../Models/TileSet1",
                                         "MeshTestSet1.bin", true);

TerrainTileSet_SurfaceData->Init_OpenCL_DistanceToTerrainCalculation(
                            OpenCLPhysicsManager->OpenCLPhysicsDevice,
                            "../Physics/DistanceToTerrainCalculation.cl",
                            NumMassElementsMax, 0);

OpenCLPhysicsManager->Set_TerrainSurfaceData(TerrainTileSet_SurfaceData);

TerrainTileSet_SurfaceData->Set_GroundFrictionValues(15.0f);
TerrainTileSet_SurfaceData->
Update_OpenCLBuffer_TriangleGroundFrictionValue();

Bewegungs- und Kollisionsberechnungen:

if(g_FrameTime > g_MaximalAcceptedFrameTimeUsedForPhysicalCalculations)
{
    PhysicalSimulationParameter->Calculate_NumTimeSteps(
    g_MaximalAcceptedFrameTimeUsedForPhysicalCalculations,
    0.33f*g_MaximalAcceptedFrameTimeUsedForPhysicalCalculations);
}
else
{
    PhysicalSimulationParameter->Calculate_NumTimeSteps(g_FrameTime,
                                                        0.33f*g_FrameTime);
}

PhysicalTestBodies->Consider_ActualSimulationParameter();
PhysicalTestBodies->Update_PhysicalCalculations();

PhysicalTestBodies->Update_PhysicalTestBodyCollisionsThread();
PhysicalTestBodies->Update_PhysicalTestBodyMovementThread();

Hinweise zum Erstellen eines neuen Projekts:

• Kopieren Sie den Ordner GraphicsAndPhysicsFrameworkImports ins Projektverzeichnis
• Kopieren sie alle dll-Dateien sowie die Konfigurationsdatei ResolutionAndRendering.txt aus besagtem Ordner ins gleiche Verzeichnis, in dem sich auch die exe-Datei befindet (in unseren Programmbeispielen ist dies das Bin-Verzeichnis)
• Binden Sie die folgenden Dateien in Ihr Projekt ein: GraphicsAndPhysics_Framework_Imports.h, GraphicsAndPhysics_Framework_Imports.lib, glew32.lib, glew32s.lib, glut32.lib. Die Glew- und Glut-Bibliotheken ermöglichen die Nutzung der aktuellen OpenGL-Spezifikationen unabhängig vom Framework.

GraphicsAndPhysicsFrameworkDemo24.zip