Bahnwelt Technical 2

□ 凝集体

Simulation of DLA(凝集体)

Die Bahnwelt の一発芸「ラーカイアの時空転移シーン」では、無数のひび割れのようなアニメーションが表示されます。このひび割れパターンは「凝集体」の成長モデルを参考に計算で作り出したものです。

凝集体というのは、左図のシミュレーションのように分子や原子がランダムウォークしながら、適当な「種」に結合していくことで、結晶が成長していく様子をモデル化したものです。上のシミュレーションでは 100個の点を結合させるところまで表示しています。これだけでは形もいびつでちょっとひび割れに見せるには不十分ですが、十分な量を集めると確率的に円形にひび割れが広がっていきます。

Bahnwelt では、2048 個の点からなる凝集体を1セットとして、複数のセットを球体で囲むように透視変換した約9000個のラインを表示して、右図のような時空転移の表現にしてみたわけです。

凝集体の成長パターンは、見てのとおり不規則です。ランダムウォークする点は本当はランダムに動くはずなのですが、これでは永遠に種に結合しないかもしれませんので、中央に向かうように乱数に偏向をかけています。また、点の出現位置は種から360°周囲に発生させていますが、これを特定の角度に範囲を狭めれば、そちらの方向に伸びる例えば稲妻のようなパターンになるでしょう。

ちなみに、2000個の点による凝集体が成長してデータを取得するまで、これを X68000 10MHzで何時間かかったことか・・・

/*
 *  DLA Simulation
 *     by H.Kuwata   '92/4/14
 */
#define  segment_max   2048

int		segment_count;

struct	segment_list {
	char  sx,sy;
	char  x,y;
}		segment[4096];

short	segment_mapping[256][256];

segment_regist(int x, int y, int sx, int sy)
{
	segment[segment_count].x = x;
	segment[segment_count].y = y;
	segment[segment_count].sx = sx;
	segment[segment_count].sy = sy;
	segment_mapping[x+128][y+128] = ++segment_count;
	// line draw s{x,y} - {x,y}
	__draw_registed_segment(sx, sy, x, y);
}

void aggregates_simulation(float radius)
{
	int  r, i ,k;

	// clear
	segment_count = 0;
	for (i=0; i<256; i++) {
		for (k=0; k<256; k++) {
			segment_mapping[i][k] = 0;
		}
	}
	// center seed
	segment_regist(0, 0, 0, 0);

	// simulate and regist segment
	for (i = 1; i < segment_max; i++) {
		// start position
		float th = __random_value() * 3.141592 * 2;
		float px = r * cos(th);
		float py = r * sin(th);
		for (;;) {
			// approach to center
			float xx = px + 2*(rand() - 0.5) - (px / 150.);
			float yy = py + 2*(rand() - 0.5) - (py / 150.);
			int    nx = (int)xx;
			int    ny = (int)yy;

			// if contact, regist segment
			if (segment_mapping[nx+128][ny+128]) {
				segment_regist((int)px, (int)py, nx, ny);
				break;
			}

			// move walker point
			px = xx;
			py = yy;
			__put_walker_point(px,py);
		}
	}
}