Interaktive Demo
Boids-Schwarmsimulation
Dieser Code basiert auf der Boids-Idee von Craig Reynolds. Mehr Informationen findest du unter https://www.red3d.com/cwr/boids/. Das Schwarmverhalten der Boids ahmt nach, wie sich Fische oder Vögel in der Natur in Gruppen bewegen. Die Simulation kommt mit nur drei Grundregeln aus: Ausrichtung, Kohäsion und Separation.
Gewichtung der Regeln
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Die drei Regeln des Schwarms
Ausrichtung
Steuere in die durchschnittliche Richtung der Nachbarn im Schwarm.
Kohäsion
Steuere auf die durchschnittliche Position der Nachbarn im Schwarm zu.
Separation
Halte Abstand, um den Nachbarn im Schwarm nicht zu nahe zu kommen.
In 3D: ein Fischschwarm und ein Starenschwarm
Dieselben drei Regeln funktionieren auch in drei Dimensionen. Jeder Fisch und jeder Vogel achtet nur auf seine Nachbarn, und doch wendet, teilt und vereint sich die ganze Gruppe wie ein Wesen. Ein paar Ergänzungen machen es lebensechter: ein Sichtfeld, ein Raum, in dem der Schwarm bleibt, eine Vorliebe für waagerechte Bewegung und ein Räuber, vor dem er flieht.
Ziehe, um dich umzusehen, und scrolle zum Zoomen. Schalte den Hai oder den Falken ein und sieh zu, wie die Gruppe auseinanderstiebt und sich hinter ihm wieder schließt.
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Gewichtung der Regeln
Nachbarn
Sichtfeld
Ein Boid sieht nur Nachbarn in seiner Sichtweite und vor sich: Fische sehen etwa 300° um sich herum, Vögel 270°. Was direkt dahinter ist, zählt nicht.
Zusammenbleiben
Nahe am Rand des Wassers oder des Himmels steuert ein Boid zurück nach innen, und ein sanfter Zug zur waagerechten Bewegung verhindert, dass die Gruppe auf und ab driftet. Vögel legen sich in die Kurven und schlagen mit den Flügeln, wenn sie steigen, Fische schlagen schneller mit dem Schwanz, wenn sie beschleunigen.
Flucht
Der Hai und der Falke jagen das nächste Boid vor sich. Jedes Boid in der Nähe des Jägers steuert stärker von ihm weg, als es jede andere Regel erlaubt, deshalb stiebt die Gruppe auseinander und schließt sich hinter ihm wieder.
Sieben nächste Nachbarn
Beobachtungen von Starenschwärmen über Rom zeigten, dass jeder Vogel auf etwa sieben nächste Nachbarn reagiert, egal wie nah oder fern sie sind. Wähle „Nur die 7 nächsten“, um diese topologische Regel statt einer festen Sichtweite auszuprobieren.
Quellen
- Craig W. Reynolds: Flocks, Herds, and Schools: A Distributed Behavioral Model (SIGGRAPH 1987), der Artikel, mit dem die Boids eingeführt wurden.
- M. Ballerini et al.: Interaction ruling animal collective behavior depends on topological rather than metric distance (PNAS, 2008), die Quelle der sieben nächsten Nachbarn.