Simulação de corpos deformáveis baseada em pontos em tempo real através de programação de propósito geral em dispositivo gráfico

Modelos de simulação física baseados em pontos vêm se tornando ao longo dos anos uma alternativa à utilização de malhas, visto que além de possiblitarem a simulação de características físicas mais realistas, possibilitam esta realização de forma mais eficiente do que nos modelos baseados em malhas. Esta dissertação de mestrado apresenta o desenvolvimento de uma solução para a simulação baseada em pontos de objetos deformáveis em tempo real, através da implementação de uma técnica livre de malha (meshless), conhecida por Point-Based Animation. Esta técnica utiliza apenas pontos como unidades de simulação, consequentemente reduzindo a necessidade de manter a informação de conectividade entre eles através de arestas. Essa abordagem possibilita a simulação mais eficiente de certos comportamentos, como mudança de topologia, por exemplo. Dessa forma, este modelo de simulação é adequado para a paralelização, podendo ser otimizado para execução em tempo real. Uma versão paralela do algoritmo foi implementada nesta dissertação, a fim de tornar os resultados interativos da versão sequencial do algoritmo em resultados de tempo real. Uma análise comparativa entre uma implementação em um processador de propósito geral (CPU) e uma em uma placa gráfica (GPU), através da abordagem massivamente paralela provida pela NVIDIA Compute Unified Device Architecture (CUDA), mostra um significativo ganho de desempenho. Foi observada a capacidade de simular em GPU dez objetos simultâneos a uma taxa de quadros por segundo (FPS) maior do que a execução de apenas um objeto em CPU, apesar da existência de alguns problemas relativos à precisão e estabilidade, em parte devido a algumas limitações impostas pela utilização da arquitetura de CUD