3.1　物理シミュレーション機能

物理シミュレーション計算の概要

Springhead2は、速度ベースLCPによる拘束力計算(PHConstraintEngineIf) と ペナルティ法による接触力計算(PHPenaltyEngineIf)の2つのエンジンを持っています。 ほとんどの場合、速度ベースLCPによる拘束力計算(PHConstraintEngineIf)だけを使うことになります。

この拘束力計算や物理シミュレーションの原理については、 EC2006での講演資料(EC2006PBM.ppt)と src/Physics/lcpnote.txt を参照してください。 ここには、どのクラスで、各計算を行っているのかを記すだけにとどめます。

物理シミュレーションとクラスの対応

物理シミュレーションを統括しているのは、PHSceneIf です。 ひとつのシーンについてのすべての情報がPHSceneIf オブジェクトから参照できます。 PHSceneIf は、いくつかのエンジン PHEngineIf の子孫を持ちます。 その中でも重要なのは拘束力を計算する PHConstraintEngineIf です。

拘束力計算とクラスの対応

拘束条件には、PHConstraintIf とその派生クラスが対応しています。 シーンの拘束条件達を持って、拘束計算の呼び出しを行っているのが、 PHConstraintEngineIf です。

拘束力計算の手順と関係するクラス・関数を示します。

1. LCPのセットアップを行う (PHConstraintEngineIf::SetupLCP() が PHConstraintIf::SetupLCP()を呼び出す）
   1. PHConstraint::SetupLCP()は、w = Aλ+b の A と b を計算したあと、ModifyJacobian(), CompBias()を呼び出す。
   2. ModifyJacobian()は、拘束座標系を変更する場合に、ヤコビアン J を書き換える。
   3. CompBias()は、拘束条件にあわせて Aとbの補正dAとdbの計算を行う。
2. ガウスザイデル法の繰り返し計算(numIter回)を行う。(PHConstraintEngineIf::IterateLCP() が PHConstraintIf::IterateLCP()を呼び出す。）
   1. PHConstraintIf::IterateLCP()は、λ(ソースではf)の計算をしたあと、PHConstraintIf::Projection()を呼び出してλが不等式制約を満たすかチェックし、制約を満たすようにλを変更する。