谢云开,孟祥辉,张燕燕,刘青峰,王佳荣,梁世龙

(1.海军研究院特种勤务研究所,北京 100072;2.哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

在虚拟现实环境中,碰撞检测用来确定虚拟场景中的物体是否发生接触或穿透;依赖检测结果,碰撞响应负责根据物理规律对仿真实体的运动状态或结构特性变化进行仿真[1],为环境体验者提供相应的视觉或力觉反馈,从而带给体验者身临其境的感觉。因此,精确的碰撞检测及其响应是体验者与虚拟环境进行真实交互的重要基础。

对于大型人在回路的虚拟仿真系统(如飞行模拟器、车辆模拟器等),为同时保证仿真精度和实时性,整个系统的仿真计算往往分布在多个仿真节点上并行处理,负责碰撞检测计算的节点和负责碰撞响应的节点常常相对独立。在这种仿真环境中,仿真节点间的周期差异和数据传输延迟必将造成碰撞检测和碰撞响应的不匹配,导致虚拟场景中实体间的穿透现象,带来不真实的虚拟体验。为此,需要对分布仿真环境下碰撞检测及其响应的一致性问题进行研究。

1 研究现状

碰撞检测及其响应直接影响虚拟仿真的真实感与沉浸感,因而一直是虚拟现实及相关领域重点研究的问题。对于碰撞检测,相交性计算的加速是研究的重点。其中,基于包围盒层次结构研究高效的碰撞检测方法是该领域的热点方向[2-6],仿真对象包括刚体和柔性体,涉及AABB层次树,包围球层次树,OBB层次树,k-DOPs层次树和混合层次包围体树等多种包围体层次形式。……