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一种有效的隐式约束动力学布料动画方法
  • ISSN号:1000-1239
  • 期刊名称:计算机研究与发展
  • 时间:2012
  • 页码:1388-1397
  • 分类:TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院计算技术研究所,北京100190, [2]华北电力大学控制与计算机工程学院,北京102206, [3]中国科学院研究生院,北京100049
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金项目(U0935003,61173053,60403042);中央高校基本科研业务费专项基金项目(10MG26)
  • 相关项目:人体运动启发的自适应网格服装动画方法研究
中文摘要:

布料动画中,通常采用施加约束的方式限制布料的过度拉伸.已有的研究工作没有充分考虑拉伸约束与弯曲形变之间的关系,构造的动画模型并不完善,无法模拟布料无拉伸而多褶皱的“刚柔”相混的复杂变形效果.针对此问题,提出一种基于隐式约束力的布料动画方法.首先,建立有效的布料弯曲受力模型,并提出一种动态适应性约束方法,能够同时处理布料运动过程中结构和剪切2种不同类型的拉伸,避免单一结构拉伸约束导致的“过剪切”变形或者过约束导致的“刚性”失真效果;建立碰撞约束,避免局部调整穿透质点引起的过度拉伸问题.其次,将各种约束以隐式约束力的形式增加到动力学系统中,采用约束型迭代精化的方法进行求解.实验结果表明,该方法稳定有效,能够在保持布料弯曲形变的前提下,将拉伸控制在合理范围内,真实地刻画布料“易弯抗拉”的变形特征,实现逼真的布料变形动画模拟.

英文摘要:

Cloth animation has been one of the hottest topics in the field of computer graphics for many years. Simulating inextensible cloth with wrinkles is one of the challenges. To prevent the overstretching in cloth animation, effective constraints are usually introduced into the system. However, existing cloth solvers have established the constraints in disregard of the relationship between stretching and bending deformation, so that the final animation is not satisfactory. In this paper, a novel method of cloth animation based on implicit constraint dynamics is proposed. Firstly, the bending deformation of cloth is analyzed from micro-mesh view, based on which an adaptive constraint is established to structure and shear tensile. By applying the constraints, over-elongation deformation can be avoided while wrinkles are not prevented on cloth. At the same time, global collision constraints are established to prevent the penetration, which can avoid the over-elongation that can be easily caused by locally moving particles. Secondly, constraint dynamic equation including implicit constraints is developed that is solved by constraint manifold iterative refinement method. Finally, experiments are conducted and the analysis and evaluation are given. The results show that our method is stable and effective, which ensures the realistic and effective cloth simulation.

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期刊信息
  • 《计算机研究与发展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院计算技术研究所
  • 主编:徐志伟
  • 地址:北京市科学院南路6号中科院计算所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:crad@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620696 62600350
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1239
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1777/TP
  • 邮发代号:2-654
  • 获奖情况:
  • 2001-2007百种中国杰出学术期刊,2008中国精品科...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40349