三維柔性織物動(dòng)態(tài)模擬的研究.pdf

1、織物仿真常指對(duì)柔性紡織品靜態(tài)和動(dòng)態(tài)以及著裝效果和性能的計(jì)算機(jī)模擬。從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看，二維織物的仿真顯示研究較為普遍，以此為基礎(chǔ)的二維服裝CAD系統(tǒng)已基本成熟。目前建立基于柔性織物的三維服裝模型，對(duì)虛擬服裝進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真及交互設(shè)計(jì)成為研究熱點(diǎn)。而對(duì)織物進(jìn)行逼真模擬是實(shí)現(xiàn)三維服裝造型的首要前提。材料的多樣性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、性狀的不規(guī)則性都給織物的造型和動(dòng)態(tài)仿真帶來(lái)很大的困難，因此三維柔性織物動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)仍處于研究狀態(tài)。 本文通過(guò)織

2、物變形的物理模型的建立及其動(dòng)力學(xué)分析、采用非物理學(xué)模型從視覺(jué)效果上建立織物運(yùn)動(dòng)模型以及織物運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖案變形的仿真等幾方面來(lái)研究織物的三維動(dòng)態(tài)模擬。 對(duì)織物的各種建模方法和織物物理性能進(jìn)行分析之后，可以發(fā)現(xiàn)彈簧——粒子模型具有建模簡(jiǎn)單、計(jì)算機(jī)容易實(shí)現(xiàn)、參數(shù)可以自由設(shè)定的優(yōu)點(diǎn)。但該模型對(duì)織物材料表述簡(jiǎn)單、不完全，反映材料特性比較困難。本文采用改進(jìn)的彈簧——粒子模型，在原模型的基礎(chǔ)上，加入了柔性織物的固有屬性，將三種彈簧分別與織物的拉

3、伸性能、剪切性能和彎曲性能對(duì)應(yīng)起來(lái)，對(duì)結(jié)構(gòu)彈簧、剪切彈簧、彎曲彈簧采用不同的彈性系數(shù)，同時(shí)加入了外力對(duì)柔性織物的作用，使得計(jì)算結(jié)果更具有真實(shí)感，模擬效果更逼真。 織物動(dòng)態(tài)仿真中采用物理學(xué)方程較為普遍，但采用迭代算法后，計(jì)算量很大，不能滿足實(shí)時(shí)的要求，本文嘗試采用非物理學(xué)模型，提出基于風(fēng)噪聲的三維織物模擬方法，以1/f噪聲與Perlin噪聲為基本方程，實(shí)現(xiàn)三維織物運(yùn)動(dòng)過(guò)程的模擬。把1/f和Perlin噪聲模型應(yīng)用于織物動(dòng)態(tài)模擬，由

4、于采用了非迭代算法，顯示出較快的顯示速度。 實(shí)現(xiàn)了織物動(dòng)態(tài)模擬形態(tài)上的真實(shí)感之后，為使其更富有織物所應(yīng)具有的質(zhì)感，需要對(duì)模擬織物表面圖案和細(xì)節(jié)進(jìn)行研究，織物在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其圖案會(huì)隨著織物三維形狀的變化而發(fā)生變形，本文基于紋理映射的基本思想和反走樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了紋理映射在三維柔性織物動(dòng)態(tài)模擬中的應(yīng)用。 本文對(duì)三維織物動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)行了系統(tǒng)深入研究，為服裝三維動(dòng)態(tài)顯示提出了理論依據(jù)，在該領(lǐng)域具有較好的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。為計(jì)算機(jī)圖