Symulacja zachowań typu BOIDs w środowisku Unity

• Autorzy: Lypovyi T. , Montusiewicz J.

Warianty tytułu

EN

Simulation of BOID type behaviours in Unity environment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy opisano i scharakteryzowano zachowania typu BOID (bird-oid object) polegające na wspólnym przemieszczaniu się gromady obiektów o tych samych właściwościach. Zaprezentowano model Reynolds’a uwzględniający 3 reguły: separacja, wyrównanie i spójność oraz procedury sterowania gromadą obiektów zaproponowaną przez Parkera uwzględniająca takie wielkości, jak: wiatr, cel, prędkości, kolejność oraz występujące siły. Metoda badawcza polegała na przeprowadzeniu eksperymentów symulacyjnych przy różnych konfiguracjach współczynników sił sterowania modelem. Dla każdej symulacji był wymierzony czas ruchu od punktu początkowego do punktu końcowego. W pracy przeprowadzono sto symulacji dla każdej poszczególnej grupy współczynników, a następnie wykorzystując opisane metody statystyki wyznaczono uogólnione wartości czasu, które umożliwiały porównywanie uzyskanych wyników. Przeprowadzone symulacje numeryczne zrealizowano w środowisku Unity. Obliczanie czasu potrzebnego na przebycie identycznej drogi przeprowadzano przy zmianie wartości siły separacji, spójności, wyrównywania oraz unikania. Z uzyskanych wartości wynika, że największy wpływ na wzrost czasu przemieszczania obiektów typu BOID-s ma zwiększanie wartości współczynnika sił separacji oraz wyrównywania. Środowisko Unity dobrze nadaje się do prowadzenia takich symulacji, ponieważ umożliwia otrzymanie zarówno wartości liczbowych jak i wizualizacji procesu w postaci obrazu 3D. Oprócz tego Unity zezwala na tworzenie własnych skryptów do zarządzania symulacją we własnym IDE, a także przedstawia dokumentację, co upraszcza ich pisanie.

EN

The study describes and characterises BOID (bird-oid object) type behaviours, consisting of joint movement of a cluster of objects with the same properties. Authors presented Reynolds’ model, which takes into account 3 rules: separation, alignment and consistency, as well as the control procedures of a cluster of objects suggested by Parker, considering such variables as wind, aim, speed, order and the occurring forces. The test method was to conduct simulation experiments with different configurations of coefficients of the forces controlling the model. For each simulation the time of moving from the start point to the end point was measured. A hundred simulations were carried out for each individual group of coefficients, and then, using the described statistics methods, generalised time values were determined. This allowed a comparison of the results and made a conclusions. The numerical simulations carried out were implemented in Unity environment. Calculating the time required for travelling the same route was done by changing the value of the separation force, cohesion, alignment and avoidance. From the values obtained, it can be seen that the biggest influence on the increase of the time of moving BOID objects, is increasing value of the coefficient of separation and levelling forces. Unity environment is well suited to conduct such simulations, since it allows to obtain both numerical values and process visualization as a 3D image. In addition, Unity allows to create individual scripts to manage simulation in individual IDEs, and consists reliable documentation, which simplifies their writing.

Słowa kluczowe

PL

BOID; symulacja zachowań BOID-s; środowisko Unity

EN

BOID; simulation of BOID behaviour; Unity environment

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Journal of Computer Sciences Institute
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 3
• Strony: 23--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Lypovyi T.

• Politechnika Lubelska, Instytut Informatyki, Nadbystrzycka 36B, 20-618 Lublin, Polska

autor

Montusiewicz J.

• Politechnika Lubelska, Instytut Informatyki, Nadbystrzycka 36B, 20-618 Lublin, Polska

Bibliografia

• [1] C. W. Reynolds: Boids. Background and Update: www.red3d. com/cwr/boids, dostęp: 2016.10.10.
• [2] Clerc M., Kennedy J.: The Particle Swarm – Explosion, Stability, and Convergence in a Multidimensional Complex Space [W]: IEEE Transactions on Evolutionary Computation. Volume 6, 1, Feb 2002
• [3] R. Mendes, J. Kennedy, J. Neves: The Fully Informed Particle Swarm: Simpler, Maybe Better [W]: IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Volume 8, 3 June 2004
• [4] C. Hartman, B. Benes: Autonomous boids: Computer Animation and Virtual Worlds, 2006, Volume 17
• [5] M. Wagner, W. Cai, M. H. Lees: Emergence by Strategy: Flocking Boids and Their Fitness in Relation to Model Complexity: Simulation Conference (WSC), 8-11 Dec 2013
• [6] S. Alaliyat, H. Yndestad, F. Sanfilippo: Optimisation of Boids Swarm Model Based on Genetic Algorithm and Particle Swarm Optimisation Algorithm (Comparative Study): files.matlabsite. com/docs/papers/sp/pso-paper-126.pdf, dostęp: 2016.10.10.
• [7] K. Szwaykowska and I. B. Schwartz, L. Mier-y-Teran Romero, C. R. Heckman, D. Mox and M. Ani Hsieh: Collective Motion Patterns of Swarms with Delay Coupling: Theory And Experiment: arxiv.org/pdf/1601.08134.pdf, dostęp: 2016.10.10.
• [8] C. W. Reynolds: Steering Behaviors for Autonomous Characters: www.red3d.com/ cwr/steer/gdc99/, dostęp: 2016.10.10.
• [9] Reynolds C. W.: Flocks, Herds, and Schools:A Distributed Behavioral Model. Computer Graphics, 1987, Nr 21(4)
• [10] C. Parker: Boids Pseudocode: www.kfish.org/boids/ pseudocode. Html, dostęp: 2016.10.10.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).