基于速度约束算法的动态布料模拟

针对三维布料动态模拟中质点-弹簧模型易发生超弹性现象的问题,基于速度过滤的思想,提出了质点速度约束方法。该方法建立了一个速度约束不等式,作为超弹性现象是否发生的判断依据;并对不满足约束条件的质点速度进行约束调整,进而避免了超弹性现象的发生。此外,对质点-弹簧模型的内力和外力进行了分析,并对外力中的风力模型进行改进,优化了计算流程,提高了计算速度。实验证明该方法易于实现,稳定性强,并产生了较好的视觉效果。

基于弹簧质点模型的布料仿真及碰撞处理方法

该文对布料仿真方法进行了研究。首先运用弹簧--质点系统建立布料的面模型,将柔性布料离散为分布均匀的质点,进而对整个系统进行了动力学分析。为获得高效的算法,采用了显式欧拉方法对微分方程进行数值积分。碰撞问题是布料仿真研究中的重要内容,该文针对具体碰撞对象设计了高效的碰撞检测方法,采用二分法作为碰撞响应算法,最后进行了布料产生碰撞后趋于稳定及滑落的动态仿真演示。该方法在达到较高计算效率的基础上,确保了仿真系统的稳定性。

基于图形硬件的显式织物模拟

凡是需要真实场景和人物动画的图形应用场合,织物模拟都是必不可少的环节之一,其模拟速度和效果往往决定应用整体的效率和真实感。以实时织物模拟为目标,利用GPU(Graphics Processing Unit)并行编程语言CUDA,设计了一种基于弹簧-质点模型的显式织物模拟并行算法。该算法将模拟过程分为计算阶段和渲染阶段。在计算阶段,通过将质点与CUDA的线程一一对应,并行更新质点的速度和位置。算法利用线性存储器纹理解决了越界问题,并通过使用CUDA的共享内存减少对全局内存的访问。为了使各线程负载均衡地填充共享内存,提出nPass方法。在渲染阶段,算法利用CUDA与OpenGL的交互性,直接在GPU上渲染,避免了将数据回传到主存的额外开销。实验结果表明,与CPU算法和传统的GPU算法相比,该算法的模拟速度分别加快了30倍和5倍。