Simulación de objetos deformables en multiprocesadores

Abstract

La tesis doctoral se centra en la simulación de objetos deformables y en especial de tejidos, aplicables en entornos de realidad virtual y en escenografía virtual para televisión y cine, industria que demuestra una creciente interés por este tipo de simulación, La simulación fisica utiliza un modelo masa-muelle para simulaciones de objetos tridimensionales y un modelo de elementos finitos triangulares para la simulacion de tejidos. Se utiliza un integrador numérico implícito que da lugar a un gran sistemas de ecuaciones lineal y disperso. La resolución del sistema de ecuaciones se realiza mediante el método iterativo del gradiente conjugado precondicionado. Se han estudiado cinco Precondicionadores de los cuales el block-Jacobi ha resultado ser el más eficiente. La detección de colisiones, etapa fundamental en este tipo de simulaciones, se realiza mediante un algoritmo jerárquico basado en el uso de volúmenes envolventes alineados con los ejes que permite explotar la coherencia espacio-temporal de dicho fenomeno. Se presenta, asimismo, un estudio de la localidad del problema en todas las fases de la simulación, a partir del cual se realiza una optimización que permite acelerar los cálculos y obteniendo tiempos de simulación muy inferiores a los presentados por otros investigadores en la materia. La implementación paralela ha sido desarrollada para un multiprocesador de memoria compartida fisicamente distribuida con arquitectura CC-NUMA, como es el SGI Origin 2000,con el que se obtienen resultados muy eficientes. Se ha conseguido realizar simulaciones en tiempo real con escenarios simples, o compuesto por objetos simples. La aceleración obtenida con simulaciones de escenaros de crecimiente complejidad presentan un comportamiento superlineal con respecto al número de procesadores, obteniéndose una gran escalabilidad.