Kollisionserkennung und -behandlung
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Definition (von Kowarschick)
Unter Kollisionserkennung versteht man die algorithmische Behandlung des Problems, die Kollision, d.h. das Berühren oder die Überlappung mehrerer zwei- oder dreidimensionaler geometrischer Objekte bei der Simulation physikalischer Welten zu erkennen.
Die Kollisionsbehandlung findet im Anschluss an die Kollisionserkennung statt und hat die Aufgabe, die sich aus der Kollision ergebenden Änderungen von Geschwindigkeit, Richtung, Drehung, Form, Aussehen etc. an den beteiligten Objekten vorzunehmen.
Man unterscheidet zwei wesentliche Arten der Kollisionserkennung:
A-posteriori-Kollisionserkennung (auch „diskrete Kollisionserkennung“)
Im Falle der A-posteriori-Kollisionserkennung wird in jedem Zeitschritt der physikalische Simulation eine Liste von geometrischen Objektpaaren (oder -mengen) erstellt, die sich aktuell berühren oder überlappen. Auf diese Objekte wird nachträglich (a posteriori) die Kollisionsbehandlung (einschließlich der Auflösung von Überlappungen) angewendet.
A-priori-Kollisionserkennung (auch „stetige Kollsionserkennung“)
Im Falle der A-priori-Kollisionserkennung wird in jedem Zeitschritt der physikalische Simulation eine Liste von geometrischen Objektpaaren (oder -mengen) erstellt, die im nächsten Schritt kollidieren werden. Auf diese Objekte wird im Voraus (a priori) die Kollisionsbehandlung angewendet.
Anmerkungen
Typische Einsatzgebiete der Kollisionserkennung sind physikalische Simulationen, wie z.B.:
Die Nachteile der A-posteriori-Kollisionserkennung sind:
- Überlappung: Zwei Objekte, die sich zum Zeitpunkt $t_i$ nicht berühren, berühren sich zum Zeitpunk $t_{i+1}$ nicht nur, sondern überlappen sich.
- Tunneln: Zwei Objekte können einander durchdringen, wenn sie weder zum Zeipunkt $t_i$ noch zum Zeitpunkt $t_{i+1}$ kollidieren, wohl aber zwischen diesen beiden Zeitpunkten.
Diese Nachteile versucht die A-priori-Kollisionserkennung auf Kosten von Performanzeinbußen zu vermeiden.
Beispiele
Quellen
- Kowarschick (WebProg): Wolfgang Kowarschick; Vorlesung „Web-Programmierung“; Hochschule: Hochschule Augsburg; Adresse: Augsburg; Web-Link; 2024; Quellengüte: 3 (Vorlesung)
