Um ambiente de animação dinâmica de corpos rígidos

Abstract

O objetivo geral deste trabalho é o estudo dos fundamentos da animação por computador e o desenvolvimento orientado a objetos de um sistema de animação procedimental de cenas 3D para visualização de simulações dinamicas em aplicações de ciencia e engenharia. Uma animação é especificada através de uma linguagem de animação, derivada de uma linguagem de propósito geral chamada L, estendida com produções para descrição de roteiros de animação baseados em scripts e ações que modificam o estado dos objetos no tempo, além de uma API de animação. Os principais componentes do sistema são: compilador da linguagem de animação, máquina virtual de animação, renderizador, controlador de animação, ligador e visualizador de arquivos de animação, e um motor de fisica de corpos rigidos denominado PhysX, desenvolvido pela Ageia Technologies. Os objetivos especificos do trabalho estão divididos em duas etapas. A primeira é o estudo dos fundamentos matemáticos e computacionais necessários ao desenvolvimento das classes de objetos que compos o sistema. Tal estudo inclui técnicas de animação e controle de movimentos, teoria de compiladores, máquinas virtuais, gerencia de memória e coleta de lixo, bibliotecas nativas e conceitos da mecanica clássica. A segunda etapa consiste no desenvolvimento dos componentes do sistema, sua integração com o motor de fisica, e a implementação da API de animação.

The general purpose of this work is the study of the fundamentals of the computer animation and the object-oriented development of a procedural animation system for visualization and dynamic simulations of 3D scenes in science and engineering applications. In such system an animation is specified by an animation language AL and an animation API.AL was derived from a general-purpose language called L, which was extended with productions for description of scripts and actions that modify the state of scene objects over time. The main components of the system are: animation language compiler, animation virtual machine, renderer, animation controller, animation file viewer and animation file linker, and a physics engine for dynamic simulation of rigid bodies called PhysX, developed by the Ageia Technologies. The specific purposes of the work are divided in two stages. The first one is the study of mathematical and computational principles and methods for developing the object classes that compose the animation system. Such study includes animation techniques and movements control, compilers theory, virtual machines, memory and garbage collection management, native interfaces and classic mechanics concepts. The second stage is the development of the system components, including the integration with the physics engine, and the animation API implementation.