Proyectos

desarrollado, al tiempo que se describen todos los elementos que integraran el mundo 3D.

4.1 Marco General de Simulación

En el capítulo anterior se han discutido brevemente algunos marcos de simulación del comportamiento para AVAs. En ellos destaca la integración de todas las técnicas que permiten la animación de los actores virtuales; pues, es esa la finalidad última de un marco de simulación, proporcionar una estructura que facilite el diseño de simulaciones de entorno virtuales inteligentes.

58 4. Marco de Simulación del Comportamiento

A continuación se presenta una nueva arquitectura para el desarrollo y simulación de AVAs en entornos 3D; mostrada en la Figura 4.1, y a la cual llamaremos MaGeS.

Figura 4.1. Marco General de Simulación para AVAs (MaGeS)

MaGeS esta formado por dos sistemas principales; el Motor de Simulación, y el Sistema Agente Virtual Autónomo (el cual es el sistema de animación del actor virtual, propiamente dicho).

El Motor de Simulación es el encargado de controlar el ciclo de ejecución de la animación, así como del dibujado del mundo virtual 3D y los elementos físicos que lo componen.

El Sistema Agente Virtual Autónomo incorpora todos los elementos que permiten la animación de los actores virtuales sin intervención externa. Se divide en dos sistemas que separan las actividades físicas del agente, de las cognitivas. El Sistema de Control Físico (SCF) es el encargado de llevar a efecto los movimientos requeridos por el AVA, así como el de recolectar información del entorno, según las capacidades de percepción que incorpore. El Sistema de Control del Comportamiento (SCC) correspondería a la actividad “cerebral” del AVA, emulando mecanismos como la memoria y las emociones, así como el procesamiento de la información que maneja (tanto externa como interna) para la toma de decisiones sobre las acciones a seguir en cada instante de tiempo. Por consiguiente, mediante el Subsistema de Percepción del SCF, el AVA es capaz de identificar los elementos que componen el entorno gráfico (objetos estáticos, objetos inteligentes, otros AVAs, sonidos), pudiendo reconocer los cambios que se producen a su alrededor. La información percibida es enviada al SCC, donde es utilizada para definir las acciones a seguir, las cuales son traducidas a ordenes motoras y enviadas al SCF, para ser ejecutadas por el Subsistema de Movimiento; quedando de esta forma completado el ciclo de interacción del

4.1. Marco General de Simulación 59

AVA con su entorno, y el cual se repite para cada unidad de tiempo que dura la simulación.

La principal diferencia entre MaGeS y arquitecturas presentadas por otros autores en trabajos precedentes, es la forma como la información es organizada y procesada para la toma de decisiones, en especial en el Sistema de Control del Comportamiento, el cual es discutido en detalle en el siguiente capítulo.

Otro aspecto resaltante de MaGeS es la separación que hace entre el SCF y el SCC. Aun cuando no resulte novedosa la idea de independizar los procesos orientados a las actividades físicas de las cognitivas [THAL01], por aquello de mantener separado lo relacionado a la mente del cuerpo; la arquitectura del AVA dentro de MaGeS aporta un grado más de independencia que la introducida en [THAL01].

Separar los procesos relacionados a la actividad mental de la física, no solo es congruente con lo que sucede en la naturaleza, sino que además, desde un punto de vista de programación, permite trabajar ambos módulos simultáneamente, enfocándose en los requerimientos propios de cada sistema. Por ejemplo, el SCC decide las acciones a llevar a cabo, como puede ser la de caminar hacia un punto determinado, trazando el camino a seguir. El SCC da la orden al SCF de dar un paso en una dirección, sin preocuparse de los aspectos gráficos a considerar para la correspondiente acción. Es el SCF el que se encarga de ajustar todos los ángulos de las extremidades del modelo geométrico del agente para realizar la animación del caminar manteniendo una transición natural entre la postura original y la nueva. Así mismo, el SCF incorpora todas las rutinas necesarias para el movimiento y transiciones entre movimientos del AVA, sin preocuparse de en qué momento serán utilizadas.

El sistema presentado por J-S. Monzani y colegas [THAL01] (descrito brevemente en la Sección 3.1.3.3) esta divido en dos componentes, uno de bajo nivel llamado ACE y otro de alto nivel llamado IVA (Figura 3.11), dedicados a la simulación física y de comportamiento, respectivamente; de allí la designación de bajo y alto nivel, referidas a las actividades a las que están asociadas. El IVA de [THAL01] corresponde al SCC en MaGeS, mientras que el ACE engloba tanto al Motor de Simulación como al SCF. Por otro lado, mientras que en MaGes cada AVA es responsable, no solo de su sistema de toma de decisiones, sino también de la actualización y mantenimiento de su apartado gráfico; el ACE [THAL01] controla tanto el ciclo de simulación como el manejo del apartado gráfico de todos los agentes mediante el Manejador de Tareas, permitiéndoles caminar, ejecutar secuencias de animación, coordinar su interacción con objetos, etc.

60 4. Marco de Simulación del Comportamiento

Comenzaremos por describir las herramientas de programación utilizadas, para luego pasar a los detalles de implementación de la arquitectura MaGeS, poniendo especial interés en el Motor de Simulación.

4.1.1 Lenguajes y Ambientes de Programación

Todo desarrollo de software requiere una cuidadosa elección de las herramientas de programación seleccionadas para lograr, no solo el mejor desempeño posible de la aplicación, sino también para cumplir los requerimientos de un buen diseño, fácil desarrollo, y cómodo mantenimiento.

En ese sentido, las aplicaciones que incluyen animación por ordenador no son la excepción. A continuación se describen las herramientas de software empleadas para el desarrollo del sistema aquí presentado.

OpenGL es una interfase de programación de aplicaciones (API) estándar, desarrollada por Silicon Graphics en 1992, y en la cual se colocó especial interés en su portabilidad, posibilidades de expansión, y por supuesto, su rendimiento. Desde sus inicios se ha consolidado como la librería por excelencia para desarrollar aplicaciones 2D y 3D con independencia de la plataforma, proporcionando varios cientos de funciones que dan acceso a todas las características del hardware gráfico. Sin embargo, para hacer su uso mas cómodo es complementada con la librería GLU (OpenGL Utility Library) la cual provee funciones de alto nivel, ofreciendo características que van desde simples funciones OpenGL encubiertas, hasta complejos componentes que soportan sofisticadas técnicas de dibujado.

...