一种基于物理的实时细节保持变形算法

实时变形是计算机图形学研究的热点问题之一,复杂物体的实时变形至今仍未得到很好的解决.从物理变形方法和多分辨率网格编辑技术的优点出发,提出了一种适合于复杂弹性物体的实时变形算法.在预处理阶段,将原始精细网格模型进行简化以建立其基网格表示,基于基网格对模型的局部细节特征进行编码;在实时绘制阶段,在基网格上进行物理变形操作,并通过变形后的基网格和细节编码重构出变形后的精细网格.以上过程充分利用图形硬件的并行处理能力,利用像素处理器进行大部分计算操作.实验结果表明,该算法在变形过程中较好地保持了物体的局部特征,适合于表面细节复杂物体的实时变形应用.

一种基于GPU的标量场驱动物理变形算法

基于标量场的变形技术是计算机图形学中的研究热点之一,其时效性问题一直未得到很好的解决.从自适应采样距离场的表示方法和基于物理的建模技术的优点出发,提出了一种基于GPU的标量场驱动的物理变形算法.在GPU上构造基于八叉树的自适应采样距离场(adaptively sampled distancefields,ADFs)对模型进行表示,将质点弹簧物理模型与ADFs相结合,依据物理动力学原理直接对ADFs进行控制产生模型的变形,在变形过程中对ADFs进行动态的自适应调整.为了避免由非规则结构引起物理上的非同质性,根据ADFs局部的空间分辨率大小来调整非均匀弹簧的刚度大小.实验结果表明,该算法具有较高的时间和空间效率,比CPU上的算法在时间上快一个数量级,可有效用于基于物理的交互式雕刻等动态应用中.

骨架驱动的快速似然弹性变形

为能实现骨架驱动弹性体的快速变形,提出了一种新方法,它是通过构造和求解扩散微分方程,从骨架采样点旋转得到单元的旋转特征向量,进而得出旋转四元数经验预测公式直接构造计算域内单元旋转场.实验结果表明,文中的模拟系统在静力学模拟中,避免了繁琐的变形子步划分,提高了计算速度.在动力学模拟中,允许使用更大的求解时间步长,增强了变形系统的求解稳定性.同时,对于骨架关节点区域变形的模拟,较大程度地降低了用户的干预,取得了合理的效果.