РОЗРОБЛЕННЯ ТА АНАЛІЗ МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ І ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ МЕТОДІВ ДЛЯ СИМУЛЯЦІЇ ПРОЦЕСІВ У ВІРТУАЛЬНІЙ РЕАЛЬНОСТІ

Анотація

Анотація. Дана робота представляє комплексний аналіз математичних моделей, обчислювальних методів та алгоритмів візуалізації, які формують фундаментальну основу для розробки інтерактивних середовищ віртуальної реальності (ВР) з високим ступенем фізичної достовірності та візуальної якості. Метою дослідження є не лише систематизація теоретичних основ тривимірного геометричного моделювання, фізичної симуляції твердих тіл та алгоритмів рендерингу у реальному часі, але й глибокий критичний аналіз їхньої практичної реалізації, архітектурних обмежень, що поєднує рушій “Source” у його реалізації через платформу “Garry’s Mod” з сучасним програмним інтерфейсом віртуальної реальності “OpenVR”, з використанням стаціонарної робочої машини (персонального комп’ютера) на базі операційної системи “Windows 10”. Центральним науковим та інженерним викликом у даному контексті виступає застосування не просто добре відомих математичних методів до задач віртуальної реальності, а архітектурних рішень сучасних ВР-систем, для підтримки стереоскопічного рендерингу, просторового відстеження, взаємодію з об’єктами та інструментами в віртуальному середовищі, у принципово іншу архітектуру рушія “Source”. Описане у даній роботі програмне рішення, що перебуває у стані активної розробки та вдосконалення, виступає як складний багаторівневий «шар-транслятор» або програмний міст, який забезпечує з’єднання між низькорівневим апаратним забезпеченням віртуальної реальності. Включає роботу з шоломами з вбудованими дисплеями високої роздільності та системами відстеження, контролерів, що комунікують через стандартизований програмний інтерфейс OpenVR з використанням математично чистих представлень просторових трансформацій через одиничні кватерніони та однорідні матриці, та високорівневим середовищем “Garry’s Mod” “Lua”, яке оперує традиційними для рушія “Source” концепціями сутностей, подієво-орієнтованої архітектури.