一种面向场景图系统的刚体模拟应用框架及其实现

场景图系统是在虚拟环境生成领域应用十分广泛的技术,而刚体是虚拟环境中大量存在的一种物体对象类型。借鉴一般场景图的思想,对基于场景图系统的刚体运动建模方法进行了研究,面向通用场景图系统提出了一个实时刚体动力学仿真模拟框架,并针对Vega场景图系统给出了基于开源动力学引擎的模块化实现。

可控性的双层粒子刚体脆性破裂模拟动画

提出一种可控性的双层粒子模型的刚体脆性破裂动画的模拟框架。首先,使用接触力学分析撞击时固体内部产生的弹性位移并采用光滑粒子流体动力学进行离散求解,在此基础上建立一个可控性的内力分析模型。其次,提出一种双层粒子模型来对刚体进行建模,在保证内力计算精度的同时提高了刚体动力学中碰撞检测的效率。最后实现了多个刚体脆性模型场景的动画。该算法可适用于刚体脆性破裂模拟的动画应用。

多样化实时刚体破碎模拟

目的现有刚体破碎仿真模拟中,基于物理受力分析的方法往往难以应用在对实时性要求较高的场景中;而基于非物理方法的破碎模拟,破碎效果大多缺乏多样性。为了使得破碎模拟同时满足实时性和破碎效果多样化,提出了一种多样化实时刚体破碎模拟方法。方法进行破碎模拟时首先由选定的种子点生成类型得到种子点集,采用Sweep Plane算法生成Voronoi图后基于Voronoi图信息对模型进行空间剖分;然后选择破碎时行为模拟方式,对物体破碎时所受外力进行模拟;最后对破碎时碰撞检测及碰撞后碎片的运动过程进行模拟并渲染显示。结果通过组合不同的种子点生成类型和破碎时行为模拟方式,得到了多样化的刚体破碎效果。对单个刚体进行破碎模拟时,碎片数目不超过200个时帧率可以达到75帧/s,满足实时性的需求;对多个可破碎目标同时存在的复杂场景,破碎仿真模拟的平均帧率可以达到50帧/s,同样满足实时性要求;与现有方法对比的结果也验证了本文方法在计算效率和破碎效果多样性两方面达到了较好的平衡。结论本文方法在满足实时性要求的同时,丰富了刚体破碎的效果,不同种子点生成类型和破碎时行为模拟方式的组合可以实现破碎效果多样性。