ВИКОРИСТАННЯ КЛІТИННИХ АВТОМАТІВ ДЛЯ СИМУЛЯЦІЇ ХВИЛЬОВИХ ПРОЦЕСІВ У 2D-ПРОСТОРІ
DOI: 10.31673/2412-4338.2025.018208
Анотація
У статті досліджується застосування клітинних автоматів для моделювання хвильових процесів у двовимірному просторі з метою їх потенційного використання у симуляції світлових ефектів для інтерактивних ігрових середовищ. Описано математичну модель, де для кожної клітинки визначаються висота та швидкість, які змінюються з часом залежно від стану сусідніх клітинок. Окрім того, кожній клітині назначається постійний масовий коефіцієнт, який дозволяє створювати різні види клітин, комбінуючи які, можна отримувати дуже складну поведінку клітинного автомата. Проведені експерименти підтвердили здатність моделі ефективно відтворювати хвильові явища, включаючи розповсюдження хвильового фронту, інтерференцію та згасання, що є ключовими характеристиками для реалістичної симуляції.
Аналіз експерименту показав, що модель клітинного автомата може відтворювати хвильові процеси з високою візуальною точністю, завдяки локальній взаємодії клітинок, що дозволяє використовувати її симуляції хвильового процесу. Важливими аспектами роботи є гнучкість моделі у зміні параметрів, таких як маса клітинок та швидкість поширення хвиль, що дає змогу відтворювати різні фізичні процеси. Завдяки простій реалізації та гнучкості модель може бути адаптована для ігрових додатків.
Обговорено перспективи оптимізації моделі для ігрових середовищ, включаючи використання спрощеної сітки, кешування результатів та застосування багатопотокової обробки. Додатково розглянуто можливість інтеграції моделі з графічними шейдерами для реалізації складніших світлових ефектів.
Стаття підсумовує, що клітинні автомати мають значний потенціал для використання в ігрових додатках, особливо для інтерактивних симуляцій світлових та хвильових ефектів у режимі реального часу. Запропонована модель є перспективним інструментом для застосування у графічних ігрових середовищах завдяки її гнучкості, продуктивності та можливості масштабування.
Ключові слова: клітинний автомат, моделювання, хвильові процеси, графічні ефекти симуляція світла, ігрові додатки, інтерактивна симуляція, режим реального часу.
