基于粒子系统的服装仿真技术研究

admin · 发表于 2023-9-22 13:53:37

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雅宝题库解析：
服装仿真在虚拟现实环境中具有重要的作用，服装与人体及自然环境的动态交互能够提高虚拟环境的真实感和沉浸感。服装仿真具有其自身的复杂性，需要考虑织物本身的物理属性、织物与其他物体的交互、织物自碰撞等诸多题目，解决这些题目需要综合运用计算机图形学、数值算法、动力学等多方面的知识和技术。传统的服装仿真方法是在虚拟人体的皮肤表面通过添加纹理或附着一层服装层来模拟服装。这种方法实现比较简单，和人体模型的结合较为容易，但服装或纹理在动画中始终是固联在人体皮肤表面，不能独立地运动，不具有真实感，已逐渐不能满足人们对虚拟现实技术中的沉浸感与真实感的需求。基于织物物理属性的服装仿真逐渐成为计算机图形学研究的热点课题。在应用与服装仿真的基于物理模型中，弹性变形模型最能有效地表现织物的物理特性，得到了最广泛的应用。本文研究了服装仿真中的织物建模技术、柔性织物的动态仿真以及柔性服装与人体的交互仿真等题目。在织物建模方面，本文采用了基于GPU的并行粒子——弹簧模型和应用于粒子系统的预估——校验积分算法，将织物描述成由粒子和连接弹簧构成的网状结构，用粒子的运动模拟织物的动态行为，能够有效的提高仿真的实时性同时保证数值积分的稳定性，解决了弹性织物仿真中的“超弹性”题目。在织物动态仿真方面，本文在柔性织物表面创建层次包围盒，将模型网格间的碰撞检测简化为包围盒之间的碰撞检测，显著提高了织物动画的仿真实时性，同时通过基于GPU预处理的碰撞集合裁剪，提高了碰撞检测的准确性。此外论文实现了织物的自碰撞检测和碰撞反应，模拟了自然环境因素对织物的影响。在服装与人体的交互仿真中，论文采用基于人体模型进行服装分片的仿真方法，提出了人体骨骼包围盒系统的创建和更新方法，提高了服装与人体交互仿真的效率。

基于粒子系统的服装仿真技术研究

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