基于模块划分的GPU加速布料动画

发布时间：2019-08-14 16:48

【摘要】：为了提高布料动画的仿真速度,通过研究动力学和基于位置约束动力学(PBD)的两种布料仿真模型,提出了划分模块的并行计算方法。首先利用数据分块的方式将单个计算任务划分为独立的块;然后对块内采用GPU并行计算,进而提高了布料动画仿真的实时性和鲁棒性;最后,观察布料在不同的场景环境和随机风场作用下的仿真动画,验证了该算法的适用性和有效性。实验结果表明,在相同的条件下,文中计算方法能够有效提高仿真速度,同时在仿真精度较高时,依然可以满足实时性的仿真动画要求。
【图文】：

弹簧质点模型

第邋２８邋卷第邋１０邋期逦Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．邋１０逡逑２０１６年１０月逦周昆，等：基于模块划分的ＧＰＵ加速布料动画逦Ｏｃｔ．，２０１６逡逑学（ＰＢＤ）等模型是目前仿真中的常用的仿真技术，逦法，，该算法首先构造粒子路径的ＡＡＢＢ包围盒，逡逑但随着粒子数量的增加，仿真的效率将大大降低。逦在包围盒内的粒／？使用等半径包围球进行运动包逡逑ＧＰＵ并行计算已成为当前模拟计算的一种重逦丨ｆｌ球的连续碰撞检测，该算法相比于传统的方法能逡逑要技术，例如将力学计算，碰撞检测，渲染移植于逦实现快速的自碰撞处理，需要执行两次相同的自碰逡逑图形显卡中进行，提高效率。但并行计算需要合理逦撞计算，算法效率有所降低。逡逑分配ＧＰＵ计算任务，否则容易造成数据操作错误。逦本文通过对动力学和约束动力学这两种常用逡逑ｊ逦的布料仿真算法进行分析，将算法实现过程中相互逡逑独立的模块提取出来，并利用独立模块并行化的方逡逑布料模型主要有几何法＇物理法、混合法、约逦式提高效率，例如对于超弹性的修正，采用独立划逡逑束动力学、数据驱动等多种模型［１＿４］。其中，由于逦分需要修￡的块，提高了模拟的稳定性。最终，实逡逑布料动态效果非常复杂，几何法主要用于静态布料逦现布料与不同模型的交互效果以及在随机风场下逡逑动画。数据驱动依赖于数据源，重用性比较低。物逦的布料动画效果。对于布料的自碰撞，本文通过改逡逑理法和约束动力学有较大的推广。早期，Ｐｒｏｖｏｔ［５］逦进文献［１２］中的方法，仅需要一次碰撞计算即可实逡逑提出的基于离散粒子的弹簧－质点模型成为一种典逦现自碰撞处理，提高了计算效率。逡逑型的布料力学模型，将布料看成有限的质点和质点逡逑２邋弹簧－质点模型逡逑间相互连接的无质量

基于模块划分的GPU加速布料动画

距离约束
【作者单位】：宁波大学信息科学与工程学院;华东理工大学计算机科学与工程系;上海电机学院;
【基金】：国家自然科学基金(61373068) 宁波市科技计划项目(2015A610128,2015C50053,2015D10011,2016D10016) 高等学校博士学科点专项科研基金(20133305110004)
【分类号】：TP391.41;TP338.6

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