Otimização de desempenho em planejadores de caminho usando campos potenciais

• Autor(a) principal: Fischer, Leonardo Garcia
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/16009
• topic: Computação gráfica; Animacao : Computacao grafica; Algoritmos : Programacao; Path planning; GPGPU; CUDA; Parallelism; Computer graphics

A animação de personagens autônomos interessa a muitas áreas, tais como filmes, jogos e simulações. O seu principal objeto de estudo é a definição de maneiras de repro-duzir, de forma realística, um dado ser (seja ele vivo, mecânico ou mesmo imaginário). Diversas técnicas já foram propostas tentando se alcançar alta qualidade na animação final. Porém, percebe-se que essas propostas são cada vez mais complexas, dificultando o seu uso em aplicações de tempo real. Dessa forma, o desempenho do algoritmo que executa a animação pode ser tão im-portante quanto à qualidade da própria animação. Uma técnica que gere resultados de alta qualidade, mas que não possa ser executada em tempo real será bastante limitada quanto à sua aplicabilidade. Nesse sentido, esse trabalho apresenta o estudo de um desses algoritmos, apresen-tando uma forma de melhorar o seu desempenho, visando o seu uso em aplicações de tempo real. Esse ganho de desempenho será alcançado utilizando as características para-lelizáveis do algoritmo estudado. Para alcançar esse objetivo, este trabalho utiliza o alto paralelismo das placas gráfi-cas atuais para estender o trabalho iniciado por Dapper (DAPPER et al., 2007). Em seu trabalho, Dapper utilizou os campos potenciais gerados a partir da solução numérica de problemas de valores de contorno envolvendo a equação de Laplace (funções harmôni-cas). Esses campos potenciais são capazes de gerar caminhos livres de mínimos locais, com trajetórias suaves, e por isso foram utilizados para gerar o caminho a ser seguido pelo agente autônomo. Como será visto, esses campos potenciais podem ser obtidos mais rapidamente se os cálculos envolvidos forem paralelizados. Também será apresentado uma série de testes que demonstram que a implementação paralela do algoritmo é capaz de melhorar o seu desempenho. Nos testes, foi possível detectar que a nova implementação é capaz de ser até 56 vezes mais rápida que a versão seqüencial. Isso torna o algoritmo aplicável para uso em tempo real, mesmo em situa-ções com centenas de personagens autônomos na cena. Por fim, será apresentada uma série de outras contribuições feitas ao projeto. Entre essas, destaca-se um sistema de ramificação de trajetórias para definir caminhos, e a melhoria da qualidade do código existente no início dos trabalhos, como forma de me-lhorar os trabalhos futuros.