動(dòng)態(tài)布料模擬.pdf

1、在過去幾十年里，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫一直是人們感興趣的研究領(lǐng)域。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)的發(fā)展，加之服裝CAD和試衣系統(tǒng)等領(lǐng)域的迫切需要，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的一個(gè)重要組成部分-布料的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)模擬，吸引了越來越多的研究。雖然已經(jīng)有了大量對(duì)布料動(dòng)態(tài)模擬的研究，但是提高布料模擬的真實(shí)感是目前面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果包括以下幾個(gè)方面：
　　 布料建模是布料動(dòng)態(tài)模擬的基礎(chǔ)。本文首先分析了布料的性能，討論了用于布料模擬建模的幾何法、物理法

2、以及混合法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并在物理法建模的基礎(chǔ)上提出了優(yōu)化的質(zhì)點(diǎn)一彈簧模型。其次，對(duì)質(zhì)點(diǎn)一彈簧模型的內(nèi)力和外力進(jìn)行了分析，分別給出質(zhì)點(diǎn)所受內(nèi)力和外力的表達(dá)式。并著重探索和研究了計(jì)算機(jī)模擬中風(fēng)力對(duì)布料的作用，提出一種改進(jìn)的風(fēng)力模型。通過改進(jìn)，優(yōu)化了計(jì)算流程，提高了運(yùn)算效率，增強(qiáng)了模擬效果。同時(shí)，比較了布料模擬中的各種數(shù)值求解方法的性能，最終選擇顯式歐拉方法對(duì)布料模擬的動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行數(shù)值求解。實(shí)驗(yàn)證明該方法能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求，并具有較高的模擬效

3、率。
　　 再次，質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型在應(yīng)用中存在超彈性(即過度拉伸)的問題。本文論述了布料動(dòng)態(tài)模擬中超彈性問題產(chǎn)生的原因及現(xiàn)有的解決方法。指出了現(xiàn)存方法的缺陷，并基于速度過濾的思想，提出了質(zhì)點(diǎn)速度約束算法。該算法建立了一個(gè)速度約束不等式，作為超彈性現(xiàn)象是否發(fā)生的判斷依據(jù)；并對(duì)不滿足約束條件的質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行速度約束調(diào)整，進(jìn)而避免了超彈性現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)表明該算法易于實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性強(qiáng)，能產(chǎn)生較好的視覺效果。
　　 最后，本文介紹了圖形學(xué)

4、中增強(qiáng)模擬效果的光照、材質(zhì)、紋理等渲染方法，描述了紋理映射在布料動(dòng)態(tài)模擬中的應(yīng)用。利用紋理映射的方法將二維的紋理圖像映射到三維布料模型上，使布料具有更真實(shí)的模擬效果。除此之外，本文還將布料添加到真實(shí)感場(chǎng)景中，使得布料光照和場(chǎng)景光照相一致，實(shí)現(xiàn)布料動(dòng)態(tài)模擬全過程。
　　 本文在開發(fā)中自始至終貫徹了面向?qū)ο?OOP)的編程思想，布料模擬系統(tǒng)的開發(fā)工具為VC++6.0和OpenGL編程語言。按照建模、受力分析、數(shù)值求解、超彈性問題解決