计算机动画一直是计算机图形学、虚拟现实和计算机视觉等研究领域的研究重点之一,并在游戏娱乐、影视动画和辅助设计等领域有着重要的应用价值。布料动画是各种动画场景中不可或缺的一部分,其仿真效果会直接影响到画面的真实性。布料的碰撞和摩擦接触行为是影响布料仿真真实感的重要内容,如何在仿真过程中处理布料交互时复杂的碰撞成为当前研究的主要瓶颈之一,选择快速准确的碰撞检测和处理能有效避免布料穿透等视觉伪影的出现。此外,在碰撞接触过程中正确处理摩擦因素对于布料运动状态的影响,对生成逼真的布料动画以及表现布料的多种形态也是十分重要的。为加快布料仿真过程中碰撞检测的速度和精度,以获得更加有效的摩擦处理,提出一种基于位置动力学布料碰撞和摩擦处理的改进算法。首先,为提高布料模型构建的速度和适用性,对基于位置动力学的布料建模进行改进,引入基于距离的虚拟三角形弯曲约束,避免计算反三角函数和二面角的法向量,从而简化约束求解过程,同时消除传统的二面角度弯曲约束依赖布料网格拓扑结构的应用限制,构建快速的布料模型。其次,为确保布料碰撞检测的效率,引入哈希函数进行均匀空间分割,减少需要参与检测的碰撞对的数量,从而加快碰撞检测的速度,同时,根据质点的相邻关系,构造布料质点的碰撞“危险集”,解决因为哈希参数为整数造成的检测精度不高的问题。然后,为提高布料仿真的稳定性,同时改善碰撞约束计算的速度,利用雅克比迭代方法同步求解多碰撞约束方程,消除解决多碰撞冲突时出现的抖动问题,加快多碰撞约束的收敛速度;此外,针对基于位置动力学的布料模型无法处理静摩擦和强摩擦的问题,定义质点间的穿透深度函数,计算布料质点在切线方向上的位移增量,最终实现模拟布料之间以及布料与其他物体间静摩擦和强摩擦的现象。最后,设计实现基于位置动力学的布料仿真系统,通过多组交互性布料仿真的对比实验,验证所改进算法对于布料碰撞和摩擦处理的有效性。