İnandırıcı kalabalık benzetiminde birey sayısı ve hareket çeşitliliği araştırması
Investigation of agent number and movement variations in convincing crowd simulation
Yazar: ÖNER BARUT
Danışman: PROF. DR. EBRU SEZER ; DR. MURAT HACIÖMEROĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Bilgisayar grafikleri = Computer graphics ; Gerçek zamanlı benzetim = Real time simulation

Özet:
Günümüzde eğlence sektörünün önemli bir bölümünü oluşturan bilgisayar oyunları ve filmler kalabalık benzetimlerini yoğun bir biçimde kullanan başlıca uygulama alanları arasında yer almaktadır. Bu gibi eğlence uygulamalarının çoğunda kalabalıklar var olan sahne içerisinde bir arka plan oluşturulması amacıyla kullanılmaktadır. Ambiyans kalabalığı olarak isimlendirilen bu benzetimlerde kalabalığı oluşturan bireylerin mümkün olan en yüksek kalite ile görselleştirilmesine ihtiyaç olmadığı gibi bireylerin gezinimini sağlamak adına yüksek maliyetli karmaşık işlemler yapılmasına da gerek yoktur. Etkileşim içermeyen ambiyans kalabalıklarının gerçek zamanlı olarak oluşturulması ve mümkün olan en düşük gezinim maliyetiyle benzetimlerinin gerçekleştirilmesi amacıyla bu tez çalışması kapsamında 2 boyutlu benzetim alanları üzerinde inandırıcılıktan ödün vermeden maksimum yoğunluğa ve minimum hareket çeşitliliğine sahip kalabalık benzetimleri oluşturulması için yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Buna göre, kalabalığı oluşturan bireylerin gezinim hareketlerinin yüksek işlem gücü ve işletim süresi gerektiren çarpışma tespiti ve kaçınma manevrası yapma üzerine kurulu gezinim modelleri ile sağlanması yerine, bireylerin kendilerine başlangıç noktasından bitiş noktasına kadar tanımlanan ve çarpışmasız olduğu garanti edilen yörüngelerde gezinmeleri sağlanmıştır. Benzetime katılacak olan bireylere, oluşturulmaları esnasında atanacak bu ön tanımlı yörüngelerin belirlenmesi için üç farklı yönlendirmesiz gezinim yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemler alanın en güncel birey tabanlı gezinim tekniklerinden biriyle karşılaştırılmış ve her bir yöntemin de kıyaslandıkları metottan çok daha düşük gezinim maliyetlerine sahip olduğu görülmüştür. Buna ek olarak, geliştirilen yönlendirmesiz gezinim yaklaşımının çok daha tutarlı ve pürüzsüz yörüngeler izleyerek hareket eden bireyler ve gerçekçilik algısı daha yüksek gezinim davranışları sergileyen kalabalıklar oluşturabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Nowadays, computer games and movies, which constitute a significant part of the entertainment industry, are among the main application areas that use crowd simulations extensively. In the majority of such entertainment applications, crowds are used to create a background within the existing scene. In these simulations named as ambient crowds, there is no need to visualize the individuals forming the crowd with the highest possible quality or to perform costly complex operations to navigate these individuals. Within the scope of this thesis study, a new approach has been proposed to create crowd simulations having maximum density and minimum movement variety on 2D simulation areas without compromising plausibility for the purpose of creating non-interactive ambient crowds in real-time and simulating these crowds with the lowest possible navigation cost. According to this, instead of navigating crowd members with the navigation models based on collision detection and avoidance maneuvers requiring a high computational power and operation time, individuals are navigated on trajectories that are defined from their initial positions to their goal positions and are guaranteed to be collision-free. Three different steering-free navigation methods have been developed for the creation of the trajectories that will be assigned to the individuals who will participate in the simulation. These methods have been compared with one of the state-of-the-art agent-based navigation techniques existing in the literature and each of these methods have been shown to have much lower navigation costs than the technique they compared. In addition, it has been shown that the steering-free navigation approach that has been developed can create individuals that move on more consistent and smooth trajectories and crowds that exhibit navigation behaviors having a higher level of perceived realism.