基于物理方法的布料仿真技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，布料仿真技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)如今布料仿真技術(shù)已應(yīng)用于許多我們熟悉的領(lǐng)域，在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、游戲、虛擬服裝展示以及虛擬模特的著裝，甚至高級(jí)服裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，布料仿真都是這些領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 本文對(duì)布料的建模技術(shù)進(jìn)行了研究對(duì)比后，采用了基于物理的方法進(jìn)行布料的仿真模擬，該方法提供了較高的實(shí)時(shí)性和簡(jiǎn)易的建模方法。基于物理的方法主考慮布料的質(zhì)量、拉伸、摩擦系數(shù)和彈性系數(shù)等物理特性，把整塊布料看作是厚度為0

2、的空間曲面，將布料按照經(jīng)向和緯向劃分為若干單元，假定每個(gè)單元質(zhì)量相同，并認(rèn)為布料的所有質(zhì)量都濃縮到這些單元上，稱為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)之間有一根模擬的彈簧相連，基于上面的考慮對(duì)布料建立了彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型。 布料的運(yùn)動(dòng)，可以看作是各種作用力的作用下質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。本文采用基于力學(xué)的布料模擬技術(shù)從質(zhì)點(diǎn)的空間運(yùn)動(dòng)方程入手，通過(guò)確定時(shí)間序列上的質(zhì)點(diǎn)的空間位置，找到質(zhì)點(diǎn)隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)軌跡，來(lái)模擬布料的行為狀態(tài)。通過(guò)彈簧-質(zhì)點(diǎn)模型的受力情況解其相應(yīng)的

3、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，得到每個(gè)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度和位移變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)布料的實(shí)時(shí)性模擬。本文使用四階龍格-庫(kù)塔方法來(lái)解運(yùn)動(dòng)方程，得到了比較穩(wěn)定的模擬效果。同時(shí)為了增強(qiáng)真實(shí)感，在模擬布料運(yùn)動(dòng)問(wèn)題上，還引入了當(dāng)今在游戲中廣泛使用的NVIDIA的PhysX物理引擎，通過(guò)PhysX中的一套模擬機(jī)制來(lái)對(duì)布料的運(yùn)動(dòng)形態(tài)進(jìn)行模擬。在對(duì)布料進(jìn)行建模以及實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真以后，選取當(dāng)前已有圖案庫(kù)中的圖案，使用紋理映射技術(shù)將圖案映射到模型上去，實(shí)現(xiàn)了對(duì)布料的仿真過(guò)程。此外，在