Würfelsimulator

Programmablauf
PDA-Programmieren • "Würfelsimulator" • SS10 • Simon Brennecke • Ivo Torp • Klaus Manneck
Der Einstiegspunkt in die Physik, nachdem das Environment erzeugt und die Objekte hinzugefügt
wurden, ist die Simulate() Methode. Diese wird von außen mit dem zu berechnenden Zeitintervall
(dTime) aufgerufen und stößt den Prozess der Intervallhalbierung an.
public void Simulate(float dTime)
{
CalculateAllAccelerations();
Interval(dTime, 1);
}
private void Interval(float dTime, int Level)
{
MoveAll(dTime);
switch (DetectAllCollisions())
{
case Collision.State.COLLIDING:
HandleAllCollisions();
break;
case Collision.State.PENETRATING:
if (Level > maxIntervals)
{
HandleAllCollisions();
}
else
{
Interval(-Math.Abs(dTime) / 2f, Level + 1);
Interval(+Math.Abs(dTime) / 2f, Level + 1);
}
break;
}
}
Die Intervallhalbierung dient dem Zweck, sich einer stattfindenden Kollision so genau wie möglich
anzunähern, da auf einem Computersystem (insbesondere auf einem PDA) keine unbegrenzten
Ressourcen und damit auch keine unbegrenzte Genauigkeit verfügbar sind.
Der grobe Ablauf ist relativ simpel. Bevor das Intervall begonnen wird, werden zunächst für alle
Objekte die aktuell wirkenden Beschleunigungen ausgerechnet. Dies ist erforderlich, da sich
manche Kräfte, wie z.B. Reibung und Dämpfung, über die Zeit bzw. mit der Geschwindigkeit
verändern können. Innerhalb eines Intervalls werden diese Kräfte als konstant angenommen, um
einen unnötig hohen Rechenaufwand zu vermeiden.
Als nächstes werden die Objekte mit den so berechneten Geschwindigkeiten um die angegebene
Zeitspanne bewegt. Danach läuft die Kollisionserkennung durch, die uns sagen kann, ob sich zu
diesem Zeitpunkt Objekte berühren oder überschneiden. Falls nicht, ist die Simulation ereignislos
verlaufen und die Methode wird verlassen. Falls eine Durchdringung festgestellt wurde, greift
allerdings die Halbierung: die Simulation wird rekursiv um die halbe Zeit zurückgedreht und noch
einmal auf Kollisionen überprüft, usw. bis ein Kollisionspunkt innerhalb der Toleranzgrenzen
gefunden wurde oder die maximale Anzahl an Iterationen überschritten wird. Sobald dies der Fall
ist, werden alle aktuell bestehenden Kollisionen behandelt und aufgelöst, so dass alle halbierten
Intervalle auf Basis der nun veränderten Objektbewegung weiter gerechnet werden können. Dieser
Prozess wird fortgesetzt, bis die Behandlung am Ende des festgelegten Zeitintervalls angelangt
Folgende Grafik stellt die Intervallschritte zur Findung einer Kollision anschaulich dar:
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