Стая, рой и.т.п

Здравствуйте

Нужно получить как на картинке - летит стая птиц (или др особей). Формально - для каждой найти (или подобрать) подходящую траекторию движения. Больше картинок см напр См Swarm behaviour (вика). Что имеем

- создавать любое разумное кол-во птичек (напр 10K не вопрос)
- расставлять их с умом, не слишком близко, но и не слишком далеко друг от друга
- знаем заданную траекторию движения всей стаи

Так, ну и как двигать каждую птичку?

С уважением
Игорь

Добавлено через 7 минут
Пардон, вот картинка

Миниатюры

 

0

фракталы какие нибудь использовать

0

Swarm Algorithms
Swarm intelligence

0

Сообщение от IrineK Swarm Algorithms Swarm intelligence

С этим конечно ознакомился (картинка оттуда). Там много интересного, но нигде не звучит что "траектория всей стаи задана" - а это принципиально.

Добавлю что просто "проецировать" путь стаи для каждой птички явно не годится. Хотелось бы примерно так:
- есть "лидер", он летит как хочет (т.е. по заданному юзером пути)
- а остальные как бы "следуют за вожаком", не отрываясь от стаи но и не сталкиваясь между собой

Но это пока лишь "хотелка"

Добавлено через 6 часов 19 минут
Вот нашел книжку https://www.safaribooksonline.... /ch04.html. Хотелось бы конечно лирики поменьше, а тех деталей побольше - но в целом очень толково. Идея была предложена Рейнольдсом лет 30 назад. Смысл простой - осредняться по "видимым" соседям (часто по направлению скорости) плюс поддерживать расстояния между птичками. Техника обычная - управляем вектором скорости. Упрощенно: в стае каждый действует по правилу "лечу как все". Наметилось 2 проблемы:

1) Все-таки как "следовать за лидером"? Ясно что лидер действует в каком-то радиусе, причем относительно небольшом. Допустим мы подтянули к лидеру тех кто в этот радиус попал. Но осреднение и соблюдение нужных расстояний потянет птичек назад - и так расстояние до лидера будет расти с каждым шагом

2) Все достаточно хорошо (и просто) если стая уже сформирована, но что если нет? Вообще что делать если "ближайших видимых" мало (недостаточно) или вообще пока нет?

Но одна малэнькая, но упорная птычка сказала: я лично полечу прямо на солнце

Ну а куда ей лететь?

0

Сообщение от Igor3D Все достаточно хорошо (и просто) если стая уже сформирована, но что если нет?

Понаблюдайте за живыми птицами.
Сначала - слёт, потом - полёт.

Сообщение от Igor3D Но осреднение и соблюдение нужных расстояний потянет птичек назад

Почему назад?

0

Сообщение от IrineK Сначала - слёт, потом - полёт.

Так вот и неясно как действовать на взлете, когда стая еще не сформировалась. Лидер есть, но он далеко. Получается или они собьются в стайки без лидера, или вообще полетят "сами по себе", в обоих случаях без всякого пути, просто в направлении взлета.

Сообщение от IrineK Почему назад?

Так сработает осреднение и балансировка расстояния

0

Сообщение от Igor3D осредняться по "видимым" соседям

а если осредняться только по тем соседям, которые ближе к лидеру?

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от Igor3D неясно как действовать на взлете, когда стая еще не сформировалась

точно так же, как и в полёте

0

Перед полетом стая долго кружит вокруг лидера - собирается. И только потом - летит.
Понаблюдайте. Там - миллиарды лет эволюции.

0

Сообщение от Shamil1 а если осредняться только по тем соседям, которые ближе к лидеру?

Простейший (но непригодный) вариант: "все просто летят за лидером". Тогда никакой заданной траектории не получается, т.к. все тупо летят к нему по прямой. Поэтому естественно ограничить зону видимости лидера в расчете на то что он увлечет ближайших, а остальные последуют за ними.

Сообщение от Shamil1 точно так же, как и в полёте

Так не выходит, т.к. еще "никто ни за кем не следует".

Сообщение от IrineK Перед полетом стая долго кружит вокруг лидера - собирается. И только потом - летит.

Мои наблюдения ограничиваются неск десятками голубей, которые сидели на крыше соседнего дома (уже нет как пошла стрельба). Никто там не собирался, снялись и полетели наматывать круги. Вот когда собираются большие стаи ворон - да. Ну а почему бы это не решить остановкой лидера? Ведь заданный путь (траектория) расписан по времени. В общем, это (возможно) под-задача

0

Сообщение от Igor3D Простейший (но непригодный) вариант: "все просто летят за лидером". Тогда никакой заданной траектории не получается, т.к. все тупо летят к нему по прямой.

Почему все "тупо летят к нему", если я предлагал "лететь с такой же скоростью" (то есть, в том же направлении)?

Лидер летит туда, куда хочет.
Те, кто его видит, летят параллельным курсом (тот же вектор скорости)... с небольшими поправками для избежания столкновений.
Те, кто его не видит, летят со скоростью тех, кто находится ближе к лидеру (усредняем вектор)... с небольшими поправками для избежания столкновений.

0

Сообщение от Shamil1 Почему все "тупо летят к нему", если я предлагал "лететь с такой же скоростью" (то есть, в том же направлении)? Лидер летит туда, куда хочет. Те, кто его видит, летят параллельным курсом (тот же вектор скорости)... с небольшими поправками для избежания столкновений. Те, кто его не видит, летят со скоростью тех, кто находится ближе к лидеру (усредняем вектор)... с небольшими поправками для избежания столкновений.

Копирование/осреднение вектора скорости работает хорошо только если стая уже сформирована. У Вас я не вижу силы которая заставляет сбиваться в стаю, т.е. ничто не пресекает слишком большое расстояние между птичками

0

На картинке стая уже сформирована....
Тогда какое у нас начальное состояние, если стаю надо формировать?

0

Сообщение от Shamil1 На картинке стая уже сформирована.... Тогда какое у нас начальное состояние, если стаю надо формировать?

Пользователь задает поверхность, напр какую-то "поляну". Задает птичку-образец (3D объект) который нужно размножить по поверхности с какими-то вариациями, и число копий. В рез-те напр 1000 птичек расположено на поляне. Или он может задать им начальные скорости - они полетят "как есть", стаи пока нет. Для управления есть специальные объекты "силы" которыми можно управлять в анимации (напр менять амплитуду во времени). Сила действует по Ньютону - доливает ускорение. Цель - создать силу (или неск сил) управляя которыми юзер получит поведение стаи. Силы знают на что они воздействуют и имеют свои данные (напр заданную траекторию).

0

Тогда нужно ещё знать, какой формы стаю/рой (по каким правилам) мы хотим сформировать.

Примеры понятных мне конфигураций: пчелиный рой, хвост кометы, птичий клин.
Про конфигурацию на картинке у меня нет идей, по каким правилам она сформирована. Но, конечно, можно подогнать при желании. Но неужели нужно, чтобы птицы делились на два "рукава"?

0

Сообщение от Shamil1 Но неужели нужно, чтобы птицы делились на два "рукава"?

Например, журавли летят клином - т.е. в "два рукава".
Гуси-лебеди - туда же.

Сообщение от Igor3D 1000 птичек расположено на поляне

Чего-то сильно много.
Тогда кроме лидера - "полкана", должны быть еще и ротные.
Пример- структура ВС. Она не случайна, а обусловлена возможностями коммуникации.
Птички же у вас не телепаты. Их коммуникация ограничена. Значит, и управление может быть эффективным только в ограниченной группе.

0

Сообщение от IrineK Например, журавли летят клином - т.е. в "два рукава".

Клин - это совсем другое (и я упомянул его в своём сообщении). Они летят так, что ни одна птица не летит перед другой (каждая на своей линии).

0

Сообщение от Shamil1 Но неужели нужно, чтобы птицы делились на два "рукава"?

Ну это как раз решаемо: 2 лидера, летели вместе, потом разошлись

Сообщение от Shamil1 Тогда нужно ещё знать, какой формы стаю/рой (по каким правилам) мы хотим сформировать. Примеры понятных мне конфигураций: пчелиный рой, хвост кометы, птичий клин.

Такая конкретизация мне кажется излишней. Нужно дать пользователю такой механизм управляя которым (задавая разные значения) он бы сам получал разнообразные вариации, включая и перечисленные Вами.

По книжке: у каждой птички есть "зона видимости" ограниченная углом по направлению текущей скорости. Т.е. каждый равняется на "летящих впереди меня". Собственно это и есть сила сбивающая в стаю. Ну само собой наезжать на соседей нельзя, есть еще сила отталкивания - мощная но с малой зоной действия.

Так, но что делать если впереди никого нет? Думаю тут один выход - лететь на лидера, причем с бОльшей скоростью чем он (иначе его не догнать). Тогда рано или поздно передние найдутся. Нужно построить плавный переход между этими 2 поведениями. И еще тут пробой: что делать если направление на лидера перепендикулярно текущей скорости (или образует с ним достаточно большой угол)? Какое-то "движение поперек" выходит...

0

Сообщение от Igor3D Ну это как раз решаемо: 2 лидера, летели вместе, потом разошлись

на картинке наоборот - рукава сходятся, а не расходятся

Сообщение от Igor3D Нужно дать пользователю такой механизм управляя которым (задавая разные значения) он бы сам получал разнообразные вариации, включая и перечисленные Вами.

Каждая птичка формирует поле. Поле зависит от расстояния. Зависимость имеет вид "ломаной линии" с одной вершиной (прямая с одной точкой перелома). Можно попробовать две вершины, но, думаю, хватит и одной.
На каждую птицу действует поле других птиц с неким коэффициентом. Например, коэффициент может быть больше для тех птиц, которые начали движение раньше неё. Тут, видимо, потребуется поэкспериментировать.

0

Сообщение от Shamil1 на картинке наоборот - рукава сходятся, а не расходятся

Значит сначала лидеры летели порознь, потом вместе Ну до мульти-лидеров еще далеко

Все думаю что делать если летят "в строю с лидером". Может так: гасить силу "лечу на лидера" по косинусу угла (скорость - напр-е на лидера). Тогда птички или опередят лидера или отстанут - в любом случае косинус вырастет. Вообще ситуация когда лидер "завис" возможна

0

Сила притяжения к лидеру гасится силой отталкивания от других птиц (включая лидера).
Зависимость силы притяжения от расстояния выглядит так:
- при каком-то значении = ноль
- при меньших значениях быстро растёт в минус (отталкивание) = прямая с большим углом наклона
- при больших значениях растёт в плюс (притяжение) = прямая с небольшим углом наклона
(выше я назвал такую зависимость "ломаной линией с одной вершиной")

0