PhysX Evaluation. Softwarepraktikum Computergraphik. Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner. 5. Juli 2010
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1 PhysX Evaluation Softwarepraktikum Computergraphik Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner 5. Juli 2010 Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
2 1 Aufgabenstellung 2 Motivation 3 Einleitung PhysX 4 Dominosteine 5 Partikelsysteme / Strömungen 6 Implementierung 7 Architektur 8 Zusammenfassung Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
3 Aufgabenstellung PhysX im Umgang mit Dominosteinen, Strömungen und Steinblöcken Eine Evaluation Erstellen einer Szene mit Dominosteinen zur Einführung in PhysX und dessen Festkörper-Simulation Erstellen einer Szene mit Partikelsystemen zur Simulation von Strömungen Umsetzen der akquirierten Erfahrung in eine komplexere PhysX-Anwendung Generierung einer Szene mit hochpolygonalen Steinen aus Banteay Chhmar aniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
4 Motivation Motivation Erweiterung von Virtueller Realität durch Physik-Simulationen führt zu realistischeren und unterhaltsameren Anwendungen Implementierung jedoch aufwändig Hoher Bedarf an Rechenleistung und Speicher Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
5 Motivation Berechnung auf Grafikkarten Entlastung der CPU Viele physikalische Berechnungen lassen sich gut auf Vektorprozessoren (GPU) parallelisieren Jedoch Abhängigkeit von Hardware (Physik-Beschleuniger / Grafikkarten) Verkürzen von Entwicklungszeiten durch Middleware Physik Engines (Plattformunabhängigkeit) Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
6 Einleitung PhysX Physik-Engine PhysX Initial von Ageia entwickelt Aufgekauft von NVIDIA und portiert auf CUDA HW-Unterstützung auf Grafikkarten von NVIDIA (ab GeForce 8 Serie, CUDA-fähig, min. 32 Recheneinheiten und 256 MB Grafikspeicher) SW-Emulation auf CPU mit geringerer Leistung möglich Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
7 Einleitung PhysX Physik-Engine PhysX Unterstützte Plattformen sind Windows, Apple Mac OS X, Linux, Nintendo Wii, Sony PlayStation 3, Microsoft Xbox 360 Engine und SDK sind unter new uk.html erhältlich. Binärdateien sind für kommerzielle und nicht-kommerzielle Nutzung kostenlos, Quelltext kostet $50k Physik-Simulation in Echtzeit Feste und weiche Körper, Flüssigkeiten, Gewebe, Kraftfelder,... Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
8 Einleitung PhysX Limitationen Höchsten 64k Objekte Höchstens 256 Polygone als konvexe Hülle Verschiedene Flüssigkeiten können nicht interagieren Gewebe kann nicht mit anderem Gewebe oder weichen Körpern interagieren Kollisionserkennung nicht zwischen allen Repräsentationen Physikalische Regeln verhindern u.u. eigenes Verhalten Keine HW-Unterstützung auf Linux, Mac OS Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
9 Dominosteine Dominosteine Test auf realistischen Domino Effekt Wovon hängt die Fallgeschwindigkeit ab? Größe der Dominos Zeitschritt Schwerkraft aniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
10 Dominosteine Drehung über Rotationsmatrizen oder Quaternionen Merkt sich globale Koordinaten und Ausrichtung Box-Objekt teil des SDK Kurvenradius abhängig von der Anzahl der Dominos Max Dominos systemabhängig ( ) Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
11 Partikelsysteme / Strömungen Simulation von Strömungen und Gasen durch Partikelsysteme Erstellung von Partikeln (NxFluid) durch NxFluidEmitter oder durch Laden eines gespeicherten Zustands Entfernen durch Drains (Flag) oder durch Absterben Interaktion mit anderen registrierten Objekten (Ausnahme andere Partikelsystemen) Expliziter Programmieraufwand bei Meshes und beidseitigem Abstossen Simulation in 3 Modi möglich Normaler (einfacher Modus) - Perfomant Smoothed Particle Hydrodynamics - Kräfte zwischen Partikel werden berücksichtigt Gemischter Modus - Dichte wird berücksichtigt Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
12 Partikelsysteme / Strömungen Steine von BanteayChhmar und konvexe Hüllen Hochauflösende 3D-Scans von Steinen Konvexe Hüllen für die Kollisionsabfrage berechnen ConvexDecomposition extrem langsam, 3h für den kleinsten Stein gute Näherung viele nützliche Parameter stürzt bei allen außer dem kleinsten Stein ab MeshLab schnell erzeugt viel zu große Meshes keine Parameter Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
13 Partikelsysteme / Strömungen DecomposeSample schnell viele Parameter leider kein Parameter für maximale Anzahl Dreiecke, lediglich für maximale Anzahl Vertices passende Parameter experimentell für jeden Stein einzeln von eigener Software ermitteln lassen Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
14 Implementierung Verwendete Technologien NVIDIA PhysX Microsoft Visual Studio 2010 Ultimate Windows Presentation Foundation Visual C#, Managed C++, Visual C++, Marshalling FreeImage DecomposeSample, ConvexDecomposition, MeshLab Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
15 Architektur Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
16 Architektur Unsere Architektur Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
17 Zusammenfassung Zusammenfassung OpenGL im Microsoft Kontext schlecht unterstützt Verwenden von DirectX PhysX mächtig und leicht einzubinden PhysX eher für spielerische Anwendungen, nicht für exakte Simulationen Hochpolygonale Modelle benötigen Optimierungen (einfachere Kollisionsrepräsentationen) Daniel Brock, Robert Kreuzer, Simon Kufner () PhysX Evaluation 5. Juli / 17
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