Como hemos comentado al hablar de la animación
por ordenador, la principal característica de la simulación
en tiempo real es que la aplicación informática
debe mostrar las imágenes sintéticas a medida que
se van produciendo, de forma que reflejen los cambios producidos
por las acciones del usuario sobre el programa (concepto de interactividad).
Estos cambios suelen responder a la representación de un
fenómeno real que se intenta replicar en el tiempo (por
ejemplo, el vuelo de un avión manejado por un piloto).
El principal desafío desde el punto de vista gráfico
es, por tanto, optimizar el coste de los cálculos necesarios
para realizar la visualización. Para conseguir dibujar
varios fotogramas por segundo debe utilizarse casi obligatoriamente
el método de procesamiento gráfico que vimos en
el tema 3. Como veremos porqué las técnicas utilizadas
para conseguir la disminución del coste se basan normalmente
en controlar el número de objetos a visualizar, el número
de polígonos que los forman y el coste de rellenar estos
polígonos.
Este concepto se puede aplicar a distintas ramas
de la Informática y proviene de la ingeniería de
control. En general la caracterización como 'tiempo real'
se refiere a la existencia de determinadas restricciones sobre
el comportamiento temporal de nuestro sistema. Dependiendo del
tipo de aplicación esas restricciones serán de una
clase u otra. El concepto de tiempo real, por tanto, puede aplicarse
de forma más o menos estricta según lo duras que
sean estas restricciones.
El tiempo de respuesta (Tr)
se define como aquel período de
tiempo que transcurre entre la entrada de un dato y la obtención
de una salida (ver figura 6.1). En un sistema de simulación
visual representaría el tiempo que transcurre desde que
el sujeto efectúa una acción (como mover el ratón)
hasta que, después de efectuarse los cálculos correspondientes
al modelo matemático del proceso y la visualización,
se presenten las imágenes que tienen en cuenta su acción
inicial. Una de las condiciones que podemos poner para hablar
de tiempo real es limitar este parámetro a un valor máximo
permitido (no queremos que haya un retraso mayor de un cierto
intervalo), o incluso imponer que el tiempo de respuesta sea constante
en todo momento.
La restricción de este tiempo de respuesta
(o 'retraso de transporte') está a la base del concepto
de interactividad. En ciertas aplicaciones de simulación
la sensación del sujeto de sentirse 'inmerso' en un escenario
realista puede depender de este parámetro. Por ejemplo,
en un sistema de realidad virtual en el que se usa un casco estereoscópico
con localizador de posición, si el retraso observado entre
el giro real de la cabeza del sujeto y los cambios correspondientes
en la imagen es mayor de una décima de segundo, resulta
difícil mantener la ilusión de inmersión.
La frecuencia de salida es un parámetro
diferente, aunque a veces relacionado, que depende del intervalo
de respuesta entre dos salidas consecutivas del sistema (por ejemplo,
si se presenta una nueva imagen cada 50 milisegundos, la frecuencia
de refresco de los gráficos es de 20 Herzios, veinte imágenes
por segundo). Si el sistema no acepta una nueva entrada de datos
hasta que no ha terminado de procesar la anterior, entonces la
frecuencia de salida resulta ser precisamente el inverso del tiempo
de respuesta. Pero también puede pasar que el sistema vaya
procesando entradas de datos con una frecuencia diferente a la
que se produce la salida. Por ejemplo, en un simulador de conducción
puede leerse la posición del freno cada milisegundo (1000
Hz), pero producirse una salida del sistema de movimiento (plataforma
móvil) 120 veces por segundo y una salida gráfica
30 veces por segundo (estos dos subsistemas tendrían diferentes
tiempos de respuesta).
En el caso de la representación gráfica
la frecuencia de salida constituye lo que habitualmente se conoce
como frecuencia de refresco o frame rate.
En muchos simuladores es habitual especificar la restricción
de que haya una frecuencia de refresco mínima, e incluso
constante.
Además de las constricciones relativas al
tiempo de respuesta y la frecuencia de salida, existen otras restricciones
temporales independientes: la correspondencia entre el tiempo
aparente de la simulación y el tiempo físico
del observador (los objetos deben moverse en la simulación
con la misma velocidad que lo harían en el mundo real,
el tiempo interno utilizado por el modelo de la simulación
debe tener la misma escala - o un factor constante y conocido
- que el tiempo físico); y también es importante
la sincronización entre diferentes salidas que corresponden
al mismo fenómeno (por ejemplo, el sonido y los gráficos).
6.2 FACTORES DE COSTE EN LA VISUALIZACIÓN
Cada una de las fases en las que se divide la pipeline
o procesamiento gráfica tiene un coste asociado. Podemos
agrupar esos costes elementales en dos grupos relacionados con
dos variables que caracterizarán a la escena:
En los gráficos en tiempo real, el coste final
de todas las operaciones depende fuertemente de su implementación,
y fundamentalmente del hardware encargado de ejecutarlas (razón
por la cual, un sistema gráfico capaz de generar 60 Hz.
con escenas complicadas puede valer varias decenas de millones
de pesetas). El hardware también puede ser importante al
influir en el retraso de la transferencia de datos entre las diferentes
fases del procesamiento, dependiendo de la arquitectura del sistema.
Por ejemplo, por muy buena que sea una tarjeta gráfica
para PC, puede estar limitada por la velocidad y el uso del bus
del sistema, lo que le impedirá seguramente alcanzar frecuencias
de refresco muy altas si en cada fotograma la CPU tiene que enviar
todos los datos de la escena a la tarjeta.
Evidentemente, no todas las fases tardarán
lo mismo, de modo que finalmente la frecuencia de salida vendrá
determinada por la fase más lenta (menor frecuencia de
procesamiento de datos o 'throughput'). Deberemos tener en cuenta,
por consiguiente, que si las diferencias de duración entre
fases son demasiado altas, la etapa más lenta condicionará
completamente el funcionamiento de la demás, produciéndose
el efecto de cuello de botella o 'bottleneck'.
6.3. TÉCNICAS DE OPTIMIZACIÓN DEL
COSTE
Las técnicas de optimización del coste
se van a basar en el control de las características de
la escena relacionadas con el número de vértices
y las operaciones por pixel. En realidad lo importante no es controlar
la descripción original de la escena, sino los datos de
la escena tal como se envían al sistema de procesamiento
gráfico.
6.3.1. SELECCIÓN DE OBJETOS SEGÚN
LA POSICIÓN DEL OBSERVADOR EN UNA PARTICIÓN ESPACIAL
La escena puede contener muchos objetos en zonas
alejadas o aisladas del entorno visible para el observador. Un
ejemplo típico aparece en visualización de interiores
arquitectónicos; hay muchas habitaciones, pero el observador
solamente puede ver en cada momento aquellos objetos que están
dentro de la sala donde él se encuentra.
Mediante cualquiera de los métodos de partición
espacial estudiados podemos organizar los objetos en zonas y enviar
al sistema de visualización solamente aquellos que están
en las zonas accesibles. Esta forma de selección supone
tener información a priori sobre la distribución
de los objetos y las relaciones de visibilidad entre las diferentes
zonas.
6.3.2. COMPROBACIÓN DE VISIBILIDAD
En general un objeto puede no ser visible desde la
posición del observador por dos motivos, bien porque se
encuentre fuera del campo de visión, caso que es fácil
comprobar sin un gran coste computacional; o bien porque, aún
estando dentro del campo de visión, aparece totalmente
ocluido por otro objeto. En este segundo caso la comprobación
de la condición de visibilidad supone un mayor coste, pues
habría que proyectar la silueta del objeto que puede ser
ocluido hasta el punto de observación y ver si es completamente
tapada o no por otros posibles objetos.
En cualquiera de estos dos casos podríamos
llegar a determinar que un objeto no va a ser visible, dejando
de enviar sus datos a la pipeline gráfica. Si el sistema
de visualización recibiera los datos de estos objetos 'invisibles'
no llegaría nunca a rellenar los pixels, pero sí
necesitaría proyectar sus vértices para saber si
caen fuera o dentro de la ventana (en la fase de recorte o clipping),
y en el caso de un objeto ocluido (que sí cae dentro del
campo de visión) también debería hacer la
comparación de z-buffer con cada pixel cubierto para poder
determinar su no-visibilidad. Por tanto, al dejar de enviar sus
datos estamos evitando todas esas operaciones
6.3.3 SELECCIÓN DEL NIVEL DE DETALLE DE
LOS OBJETOS
Cuando el coste total de la escena es excesivo, podemos
intentar 'simplificarla', enviando al sistema de visualización
representaciones menos detalladas de los objetos. Normalmente
estas diferentes representaciones de los objetos (a veces llamadas
"niveles de detalle" LOD: Level Of Detail) han
sido generadas previamente. Lo lógico será representar
con más detalle (mayor número de polígonos,
mejor iluminación, texturas de más calidad) aquellos
objetos que en cada instante se consideren más importantes
para la percepción de la escena. Como veremos más
adelante, el criterio más empleado para elegir el nivel
de detalle de cada objeto es la distancia a la que se encuentra
del punto de observación, aunque también se pueden
emplear otros como la velocidad transversal del objeto o su tamaño
relativo, que pueden dar idea de su importancia dentro de la imagen.
6.4 ESTRUCTURAS DE DATOS JERÁRQUICAS
PARA VISUALIZACIÓN EN TIEMPO REAL
Algunas librerías gráficas para tiempo
real (como OpenInventor o IRIS Performer de Silicon Graphics)
definen estructuras de datos jerárquicas para organizar
y optimizar la base de datos con el fin de disminuir el coste
de visualización. En general todas estas librerías
contemplan mecanismos de selección de objetos como los
que hemos mencionado, implementándolas gracias a funciones
automáticas asociadas a los nodos de la estructura jerárquica.
Las estructuras de datos jerárquicas empleadas
en visualización son grafos acíclicos (similares
a un árbol pero permitiendo que dos nodos compartan hijos).
Existirá un algoritmo encargado de seleccionar cuáles
son los datos enviados al procesamiento gráfico, que recorrerá
esta estructura de forma recursiva a partir del nodo raíz.
La razón para permitir que dos o más nodos puedan
compartir hijos es ahorrar espacio de almacenamiento. Si queremos
dibujar varias copias del mismo objeto podemos colocarlo como
hijo de varios nodos, con lo cual el algoritmo de recorrido llegará
hasta él varias veces, por caminos diferentes.
Los nodos de la jerarquía contendrán
información de diversos tipos, y ejercerán diferentes
funciones.
Estos nodos contienen los datos que van a enviarse
al sistema de procesamiento gráfico para dibujar los objetos.
A su vez pueden dividirse en dos tipos:
a) Nodos de geometría. Contienen datos sobre la forma geométrica del objeto descrito a partir de primitivas poligonales y sus correspondientes vértices. Cada vértice suele estar caracterizado por la posición y otros parámetros opcionales como el valor del vector normal, el color o las coordenadas de textura.
Cuando el algoritmo de recorrido llega a un nodo
de geometría, que normalmente son los nodos terminales
de la jerarquía, sus datos son enviados a la pipeline,
y los polígonos correspondientes son dibujados. Los nodos
de geometría no suelen tener hijos, y a veces la librería
gráfica lo prohibe expresamente.
b) Nodos de propiedades. Describen cómo debe alterarse algún valor del contexto gráfico cuando el algoritmo de recorrido llegue a ese nodo. Se utilizan, por tanto, para especificar materiales, texturas, el modelo de iluminación y otras variables del contexto gráfico que determinarán la apariencia final de los objetos.
Por ejemplo, cuando el algoritmo de recorrido de
la jerarquía llega a un nodo de propiedades que especifica
el material, se cambiará el material actual en el contexto
gráfico. Lo habitual es que cuando el algoritmo haya recorrido
toda la rama que cae bajo este nodo y siga el recorrido en otro
lugar del árbol, se restaure en el contexto gráfico
el material que hubiera antes. Pero esto no es siempre así.
Por ello habrá que tener en cuenta para cada librería
gráfica y para cada tipo de nodo si éstos tienen
delimitado su alcance a sus hijos o su efecto es acumulativo
(al volver de la recursión no se restaura el estado anterior).
En este último caso, más difícil de controlar,
hay que tener en cuenta el orden de recorrido del grafo, usualmente
primero en profundidad (depth-first).
Estos nodos no contienen ningún dato sobre
los objetos. Su misión es controlar el algoritmo de recorrido,
es decir, seleccionan cuáles de sus hijos van a seguir
recorriéndose. Son estos nodos los que van a permitir implementar
las operaciones de optimización del coste.
a) Nodos de grupo. Todos
sus hijos se recorren. Tiene solamente la misión de agrupar
varias ramas (objetos) para organizar la base de datos para poder
definir operaciones o propiedades sobre estas agrupaciones.
b) Nodos de selección por visibilidad y nodos de partición. El objetivo de estos nodos es obligar al algoritmo de recorrido a hacer una comprobación de visibilidad. En el caso de los nodos de selección simple, si esa comprobación falla (la parte de la escena no es visible) no se recorrerá ninguno de los hijos del nodo, y si es visible se recorrerán todos.
En el caso de los nodos de partición, estos agrupan a sus hijos por zonas espaciales, y solamente se recorrerán aquellos que pertenezcan a zonas visibles.
Como comentamos, solamente la comprobación de visibilidad dentro del campo de visión suele ser practicable en tiempo real. Para que esta comprobación pueda realizarse, el nodo de visibilidad o partición debe describir el volumen de la zona de la escena cuya visibilidad debe comprobarse. Usualmente estos volúmenes envolventes (bounding box) son esféricos o en forma de caja rectangular.
Los nodos de visibilidad pueden anidarse formando
una jerarquía de volúmenes envolventes que permite
refinar la comprobación con las partes de los objetos,
de la misma manera que se hacia para comprobar la intersección
con un rayo (ver apartado 4.2).
c) Nodos de nivel de detalle
(LOD). Estos nodos se utilizan para implementar la selección
de detalle. Un nodo LOD forzará al algoritmo a efectuar
una comprobación que escogerá uno solo de sus hijos
para ser recorrido. Se supone que cada hijo representa el mismo
objeto pero con un diferente nivel de detalle. Dependiendo de
la librería se empleará un criterio u otro para
la selección. Lo más normal es emplear la distancia
al observador.
Para efectuar la comprobación de distancia
estos nodos necesitan almacenar cierta información adicional:
El problema que presenta la técnica de selección
de detalle es que, al variar la distancia, el observador podrá
ver una transición brusca entre dos niveles de detalle.
Para solucionarlo se pueden emplear dos técnicas: el fundido
o fading que realiza una mezcla progresiva de las dos imágenes
correspondiente a los dos niveles de detalle vecinos, obteniéndose
buenos resultados pero incrementando el coste de la visualización
(momentáneamente se dibujan dos de los hijos en lugar de
uno); y la técnica de morphing que permite
cambiar suavemente desde la geometría de un nivel de detalle
a la del otro. Para ello hay que describir a los objetos mediante
una representación de tipo progresivo (ver apartado 5.5.2).
d) Nodos de control por programa.
Cuando se desea realizar un cambio en la escena por otro criterio
distinto de los anteriores (por ejemplo, porque la simulación
cambia el estado visual de un objeto) podemos utilizar un nodo
de este tipo. El nodo tiene un campo que indica el índice
del hijo que deberá ser recorrido, y este valor puede cambiarse
por programa.
a) Transformación del sistema de coordenadas.
Se indica una operación de transformación afín
(rotación, traslación, escalado) que se representa
internamente como una matriz 4x4, y que afectará al sistema
de coordenadas actual. Podríamos considerarlo, por tanto,
como un tipo especial de nodo de propiedades, con el mismo problema
de delimitar su alcance. Se emplean a menudo para obtener varias
copias visuales de un mismo un objeto modificando su posición
y tamaño.
b) Nodos de articulación.
Estos nodos sirven para implementar las operaciones de transformación
ligadas a una estructura articulada. Ya comentamos su funcionamiento
en el tema 5. Internamente se comportarán de forma muy
similar a los de transformación del sistema de coordenadas.
c) Nodos especiales para animación.
Dependiendo de las librerías gráficas podemos encontrar
otros nodos que especifican relaciones entre parámetros
de otros nodos (sirven para implementar ligaduras) o describen
el cambio en el tiempo de un parámetro o de un objeto(generadores
de funciones temporales).
d) Manipuladores (handlers).
Se trata de un tipo especial de nodos de transformación
de coordenadas que llevan asociado un objeto visual (aparte de
sus correspondientes hijos). Este objeto visual, el manipulador,
permite al usuario dar valores de forma interactiva a la transformación.
Se emplean en contextos en los que el usuario edita objetos de
la escena, como en un programa de modelado (por ejemplo un manipulador
de trackball en la librería Inventor) .
6.4.4. NODOS DE RETROALIMENTACIÓN
Estos nodos provocarían una cierta acción
cuando el algoritmo de recorrido llega hasta ellos.
a) Nodos de feedback de información. Permiten
que el programa obtenga información sobre los nodos, que
pasan datos a ciertas funciones configurables por el programador.
Por ejemplo, un nodo de este tipo podría utilizarse para
saber la posición de un cierto objeto cada vez que es dibujado.
b) Nodos de selección.
Cuando el usuario del programa seleccionara con el ratón
un objeto de la jerarquía que tuviera un nodo de este tipo,
se llamaría automáticamente a una función
del programa. Una aplicación sencilla es hacer que esta
función añada un manipulador a un objeto cuando
éste es seleccionado, permitiendo al usuario editarlo.
c) Nodos para enlaces de navegación. Sería
un tipo especial de nodo de selección que llamaría
automáticamente a un enlace dentro de un sistema de navegación
multimedia. El ejemplo más conocido es el del formato VRML
(Virtual Reality Modeling Language) que contiene nodos con llamadas
similares a las de HTML (</A HREF…>).
d) Nodos de callback o llamada a funciones.
Este sería el tipo de nodo de retroalimentación
más general, a partir del cual se pueden implementar todos
los tipos anteriores y otros.Esto hace que se llame a una función
definida por el programador cuando el algoritmo de recorrido de
la escena pasa por el nodo. Permite, por tanto, cambiar totalmente
el algoritmo de recorrido usando funciones propias; por ejemplo,
para implementar otros sistemas de selección de detalle
o visibilidad que consideremos más apropiados.
6.5 CONTROL DE LA FRECUENCIA DE REFRESCO
Ya hemos comentado que una de las características
de los sistemas gráficos en tiempo real es la restricción
de la frecuencia de refresco, que debe intentar mantenerse en
unos límites adecuados. Así, podríamos ver
el proceso de generación de imágenes como un problema
típico de control, donde queremos obtener una salida con
una cierta característica deseada, en nuestro caso el número
de imágenes por segundo. Las posibilidades de control aparecen
desde el momento en que podemos variar, para la misma escena,
los datos enviados a la pipeline gráfica, y por tanto,
el tiempo que se tardará en procesarlos. Usualmente esta
modificación se efectúa haciendo variar el nivel
de detalle de los objetos.
Como en todo proceso de control podemos enfocar el
problema según dos métodos:
En lazo cerrado se compara el valor producido por
el sistema con el valor que desearíamos obtener, y se intenta
hacer las modificaciones adecuadas sobre la entrada del módulo
controlado. Como ejemplo, vamos a ver el funcionamiento del control
adaptativo tal como se ha implementado en la librería IRIS
Performer.
Se define el factor de estrés como
un número real positivo:
Para obtener la frecuencia de refresco deseada, el
factor de estrés debería ser exactamente uno, pero
esto es una situación ideal. Si sólo deseamos poner
un valor mínimo a la frecuencia, basta con requerir que
el estrés sea menor o igual que uno.
En el bucle de retroalimentación debemos utilizar el valor del estrés para cambiar el nivel de detalle de los objetos. En el caso de Performer lo que se hace es alterar los rangos de distancia de los nodos de LOD, de manera que sea más probable que los objetos se representen con mayor o menor detalle que antes. Los umbrales de distancia aplicados por el algoritmo de recorrido serán:
Cuando haya sobrecarga del sistema gráfico,
el factor de estrés será mayor que uno, y las distancias
efectivas resultarán más pequeñas (ver figura
6.5.1), con lo que probablemente disminuirá el nivel de
detalle de los objetos en la escena, ya que para una misma distancia
se escogerán intervalos con índice igual o más
alto, y por tanto con menor detalle. A la inversa, si el sistema
tiene recursos sobrados y el estrés es menor que uno, aumentarán
los rangos de distancia y por tanto, el detalle.
Como vemos, se trata de una técnica relativamente
sencilla y fácil de implementar. Su principal ventaja es
que no conlleva ningún tipo de dependencia respecto a las
características específicas de cada equipo gráfico.
Sin embargo, no resulta fácil obtener un control exacto
de la frecuencia de refresco, debiendo permitir un equilibrio
entre el retraso de la adaptación y las oscilaciones
de la frecuencia, cuya razón explicamos a continuación,
y que es común a otros sistemas de control.
Para medir la frecuencia real de refresco debe contarse
el tiempo transcurrido desde que se envían los datos gráficos
correspondientes a un fotograma hasta que el fotograma es completamente
dibujado. Si solamente utilizamos el tiempo transcurrido en el
último fotograma, la frecuencia real sufrirá oscilaciones
bruscas, ya que el observador va moviéndose, y hay objetos
que aparecen, desaparecen o cambian de detalle. El sistema será
incapaz de adaptarse a una frecuencia que varía tan rápidamente
y sufrirá fácilmente oscilaciones, puesto que se
alterará el nivel de detalle, y eso producirá un
cambio inmediato en la frecuencia, que puede provocar a continuación
el cambio opuesto.
Por otra parte, podemos calcular la frecuencia real
haciendo la media de tiempos entre los últimos intervalos
de procesamiento. De esa manera evitaremos oscilaciones bruscas,
pero tardaremos un cierto tiempo en responder a cambios estables
en la frecuencia. Por ejemplo, si el observador entra en una zona
de la escena donde aparecen bruscamente muchos objetos, aumentará
súbitamente el tiempo requerido para la visualización,
pero hasta que no hayan transcurrido algunos fotogramas, ese cambio
no hará variar significativamente la media, y por tanto
se observará una disminución apreciable de la frecuencia
de refresco. Por consiguiente, hay que buscar un valor de compromiso
para el número de fotogramas utilizados para el calculo
de la frecuencia.
Se trata de un control en lazo abierto, es decir,
vamos a intentar obtener la salida deseada sin información
acerca de ella (o al menos, no vamos a utilizar esa información
en el proceso de control). La manera de conseguir directamente
una frecuencia de refresco determinada es alimentar el procesamiento
gráfico con datos cuyo coste de computación es conocido
y se corresponde con la frecuencia de salida deseada.
Para poder calcular el coste que representa cada
nivel de detalle de los objetos y seleccionar los más apropiados,
se define:
El beneficio visual se corresponde con la 'importancia'
del objeto en la visualización y puede evaluarse a partir
de su distancia, área aparente y otros criterios. Es más
difícil de obtener el coste de visualización, ya
que no es tarea sencilla predecir lo que le va a costar a la máquina
visualizar un cierto objeto. Para simplificar, este coste se suele
calcular como una combinación del coste previsible por
vértice y del coste previsible por pixel, proporcional
al área aparente del objeto.
Donde 
son constantes de
proporcionalidad dependientes del equipo que efectúa el
procesamiento y que habría que determinar.
Suponiendo que hemos podido determinar costes y beneficios,
debemos entonces elegir qué niveles de detalle utilizar
para cada objeto. Se trata de una variante del problema de
la mochila discreto. El espacio o peso libre en la mochila
sería el coste temporal máximo aceptable, pero además
cada item que añadamos a la mochila tiene su correspondiente
beneficio, y queremos que el total sea máximo. Supondiendo
que para cada objeto i escogemos un nivel de detalle j = f(i)
el beneficio total sería:
Como sabemos, se trata de un problema en principio
no polinómico y que habrá que resolver mediante
alguna estrategia heurística.
Este método predictivo resulta en general
más preciso que el anterior y permite adaptarse inmediatamente
a la situación de la escena sin ningún tipo de retraso,
ya que se adelanta al procesamiento del fotograma. Sus desventajas
son la dificultad de la implementación, la necesidad de
hacer un estudio particular de los factores de coste de cada equipo
gráfico y su dependencia de las características
del hardware.
6.6 CONTROL DE LA VELOCIDAD APARENTE
Como ya comentamos, otra de las características
que suele esperarse de una simulación en tiempo real es
que el tiempo debería avanzar igual de rápido para
el 'mundo' simulado que para el 'auténtico'. Ello no quiere
decir que no podamos hacer que los objetos se muevan más
rápido o más lento que en la realidad, sino que
en muchas ocasiones queremos utilizar nuestro sentido del tiempo
como patrón para juzgar la velocidad de lo que sucede en
la simulación. Este requerimiento es esencial cuando intentamos
reproducir una situación interactiva que se da en la realidad.
Por ejemplo, si en una simulación de conducción
queremos representar el movimiento de los vehículos a nuestro
alrededor, su velocidad aparente debe ser la misma que el modelo
computa interiormente, aunque la frecuencia de refresco de los
gráficos pueda variar.
No podemos evitar las variaciones y oscilaciones
en el intervalo de tiempo que cuesta redibujar la escena, ya que
la distancia temporal entre dos fotogramas consecutivos no será
nunca perfectamente constante. Por ello debemos buscar un sistema
de compensar estas variaciones a la hora de actualizar las posiciones
de los objetos móviles. No dará buen resultado suponer
que el intervalo entre fotogramas es fijo (t) y mover a los objetos
según una regla incremental del tipo x' = x + v*t.
Una forma de evitar estos problemas es efectuar la simulación en un proceso totalmente independiente y asíncrono con el proceso de visualización, o utilizar un temporizador en nuestro programa que llame a intervalos fijos a la función que actualice las posiciones. La frecuencia de este proceso paralelo deberá en todo caso ser siempre mayor que la frecuencia de refresco de los gráficos.
Pero en el caso de que no podamos, o no nos convenga,
establecer este proceso paralelo, y actualicemos las posiciones
dentro del mismo bucle en que se generan las imágenes,
podemos obtener un resultado aceptable al incrementar las posiciones
de los objetos móviles basándonos en la duración
del último intervalo de dibujado. Si la frecuencia es lo
suficientemente alta y no hay oscilaciones bruscas, este sistema
resultará válido.