Interaktive Kontakt und Dynamiksimulation

Die interaktive Kontaktsimulation ermöglicht dem Nutzer, von ihm gegriffene Objekte in physikalisch plausibler Weise entlang der Oberfläche der Umgebung bewegen zu können. Bei realen Wartungs-. Oder Reparaturarbeitenmüssen auszuwechselnde Teile, insbesondere bei fehlender Sicht auf die Einbaustelle, vom Mechaniker entlang anderer Motorteile oder der Karosserie zur Zielstelle geführt werden. Um dies in der virtuellen Welt auch tun zu können, genügt aber die Kolisionserkennung allein nicht. Der Grund dafür ist einfach: Bringt man das bewegte Objekt in Kontakt mit einem anderen, so muss es erst wieder eine feie Position einnehmen bevor die Simulation fortfahren kann. Das Entlangbewegen an einer Oberfläche ist aber dann nicht in natürlicher Weise möglich, sondern ähnelt ein der Simulation einem "Entlangruckeln". [Saue01]

Im Gegensatz dazu berechnet die interaktive Kontaktsimulation in jedem Frame eine minimale Anzahl von Kontaktkräften, die auf das geführte Objekt wirken, dieses vom Durchdringen abhalten und zudem eine ruckfreie Weiterbewegung an der Oberfläche ermöglichen. Die Dynamiksimulation erlaubt die genaue physikalische Modellierung der Trägheitseigenschaften eines Objektes, realisiert ein Verhalten der Objekte entsprechend der Newton-Eulerschen Bewegungsgleichungen und modelliert Reibungseffekte. Für sich berührende Objekte werden Kontaktkräfte bestimmt. Mathematisch müssen dazu Nichtlineare Komplementaritätsprobleme (NCPs) gelöst werden. [Saue01]