基于多精度网格的布料仿真技术研究

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布料仿真技术是一种以计算机软硬件平台为基础,以逼真模拟现实生活中的织物为目标,以数值计算为核心的计算机应用技术。在布料仿真技术中,如何高效逼真地模拟现实环境中布料的运动场景是研究的重点和难点。基于此,本文在已有的研究成果基础上,进一步地研究了布料仿真技术中的相关技术,内容如下:  为了兼顾仿真的真实性和计算效率,本文提出一种基于低精度布料采样的多精度布料构建方法。首先,将低精度布料物理模型在指定的场景下进行仿真,在仿真过程中对布料顶点的权重变形度进行数次采样;接着,对采样数据进行处理得到布料顶点在整个仿真过程中的平均变形度,根据平均变形度的大小,结合提出的改进三角网格自适应细分算法,构建出对应的多精度网格几何模型;最后,设置多精度网格的顶点质量及边的弹性系数,构建出多精度布料物理模型。  为了提高人体着装运动仿真的实时性,本文提出一种基于人体骨架的椭球包围盒构建方法。首先,采用已有的方法对人体骨架进行了提取;然后,结合改进的椭球包围盒构建算法,针对人体不同部位分别构建出了拟合效果较好的椭球包围盒;最后将椭球包围盒与人体骨架进行关联绑定,同时在仿真过程中利用其代替人体模型运动,并与布料进行碰撞处理。在人体着装运动过程中,本文还提出了一种快速处理运动椭球包围盒和服装质点碰撞的方法。该方法采用一种简化的虚拟位置算法对碰撞作出响应,不仅计算复杂度低,而且还能有效地计算出服装质点下一时刻的位置。  最后,结合上述研究成果,本文实现了三种场景下布料的运动仿真:运动小球和布料之间的碰撞仿真、裙子在风力作用下的运动仿真以及人体着装运动仿真。为了验证本文方法的有效性,将三种场景下不同精度布料仿真的仿真效果和效率进行了对比,同时也将本文方法与经典的布料仿真方法进行了对比。实验结果表明,本文构建的布料和服装多精度物理模型在相似的仿真场景下不仅能保持较好的仿真逼真度,而且还提高了计算效率;基于人体骨架构建的椭球包围盒能模拟人体运动并加快碰撞处理的速度,提高了人体着装仿真的实时性。  最后,结合上述研究成果,本文实现了三种场景下布料的运动仿真:运动小球和布料之间的碰撞仿真、裙子在风力作用下的运动仿真以及人体着装运动仿真。为了验证本文方法的有效性,将三种场景下不同精度布料仿真的仿真效果和效率进行了对比,同时也将本文方法与经典的布料仿真方法进行了对比。实验结果表明,本文构建的布料和服装多精度物理模型在相似的仿真场景下不仅能保持较好的仿真逼真度,而且还提高了计算效率;基于人体骨架构建的椭球包围盒能模拟人体运动并加快碰撞处理的速度,提高了人体着装仿真的实时性。
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