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随着科技的发展,计算机三维模拟模拟慢慢地进入人们的生活,并广泛地应用于各个领域,如军事、工业、气象、交通、教育、通讯、社会、娱乐等等。其中布料的三维模拟不仅可以增强窗帘,旗帜,桌布等的动态效果,而且可以模拟衣服在三维虚拟人物的动态效果,带来真实的虚拟现实体验。
本文介绍了布料模拟的现状和相关的理论基础,论述了布料模拟所采用的几何模型,物理模型以及混合模型,并对物理模型进行深入研究,提出了从优化弹簧模型的角度来解决旧的弹簧模型中存在的“超弹性”现象:接下来介绍了模拟物理模型的三种数值积分方法和过程,并在布料模拟平台中实现了显式欧拉方法,显式中点法和四阶Runge-Kutta法。在布料模拟中,布料通常不是单独存在的,因此必须考虑布料在运动过程中与周围场景、人体以及自身的碰撞。在碰撞检测中,我们提出了改进的三角形与三角形的碰撞检测方法,大大提高了算法的效率。碰撞响应和处理一般使用牛顿经典力学中的刚体的动量和能量守恒来实现。接着,为了增加布料模拟的真实感,在场景中加入了布料的纹理。在此我们提出了一种通过程序产生螺线型布料纹理的方法,并取得了良好的外观效果。
在论文的最后,我们给布料加上了阴影,光照,风力等多种提高模拟真实感的元素。