拉伸、碰撞情景下布料碰撞与撕裂的实时仿真模拟

发布时间：2023-03-05 15:08

　　在游戏、动画领域布料模拟的效果关系到画面的真实感,使得布料研究在计算机图形学中备受关注。在构建布料模型的方法中,物理法由于其模拟速度快、模拟效果逼真而被广泛应用在实时交互领域。由于不同丝线、编织方法所制作的布料属性均不相同,布料在不同的外力(重力、拉伸、碰撞、风力等)影响下,完成实时模拟布料的悬垂、碰撞、撕裂等运动形态具有重要研究意义。首先,布料作为可变形体,使用多边形网格作为布料的载体,针对模拟过程中布料内部作用力对布料本身的影响,选择基于位置动力学方法建立布料模型。跳过速度层的计算,求解出在保持物理动量守恒的基础上,满足各种约束投影的质点位移,使多边形网格模拟出布料的各种物理属性。其次,使用均匀空间网格划分方法加快宽阶段的碰撞检测,创建哈希函数。将三维计算简单化,降低相交检测难度,提高布料模拟效率。在窄阶段,通过计算基元对的相对位置,剔除不会发生碰撞的基元。减少基元间的碰撞检测数量,提高碰撞检测准确率,加快模拟过程。然后,引入Half-edge数据结构查找方法,加快临近基元的查找;构造PerlinNoise风场,模拟不同运动形态的布料。在撕裂模拟上,解决需要预先规定撕裂轨迹的问题,...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景与意义
    1.2 国内外研究工作现状
        1.2.1 布料模型构建相关研究
        1.2.2 布料摩擦、碰撞模拟研究现状
        1.2.3 布料撕裂模拟研究现状
    1.3 布料碰撞、撕裂模拟存在的问题
    1.4 本文工作
    1.5 本文结构
第2章 基于位置动力学的布料模型构建
    2.1 基于位置动力学方法
        2.1.1 基于位置动力学方法原理
    2.2 基于位置动力学的约束投影
        2.2.1 布料的拉伸约束
        2.2.2 布料的弯曲约束
    2.3 基于位置动力学方法的扩展
    2.4 本章小结
第3章 布料碰撞检测算法研究
    3.1 布料碰撞检测方法
        3.1.1 布料的碰撞检测
        3.1.2 层次包围盒方法
        3.1.3 空间划分方法
    3.2 均匀空间划分碰撞检测方法
    3.3 布料基元间碰撞检测方法
    3.4 本章小结
第4章 布料在风场中撕裂的算法研究
    4.1 布料网格多边形表示方法
    4.2 引入风场模型
    4.3 布料网格质点受力分析
        4.3.1 布料在风场中的受力分析
        4.3.2 布料在拉伸、碰撞下质点分裂分析
    4.4 计算质点的撕裂率
    4.5 本章小结
第5章 布料碰撞、撕裂系统的设计与实现
    5.1 实验环境
    5.2 基于位置动力学布料系统的设计与实现
        5.2.1 布料模拟系统功能设计
        5.2.2 布料仿真模拟系统运行流程
    5.3 实验结果分析
        5.3.1 布料碰撞实验分析
        5.3.2 布料与刚体碰撞实验分析
        5.3.3 布料在风场中的实验分析
        5.3.4 布料撕裂实验分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3756422