基于双层网格模型的快速布料模拟

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实时布料模拟是当前图形学界的一个研究热点,有很多学者在积极地探索。早期的布料模拟采用纯几何模型,纯几何模型的优点是简单快速,但其缺点也是明显的:仅仅能适用一些特殊情况,并且还需要用户干预,模拟的效果也不够逼真。自从采用物理模型之后,布料模拟技术才获得了长足的发展。物理模型中最经典的是质点-弹簧模型,它把布料离散化为一个个弹簧质点,质点之间用弹簧相连。质点-弹簧模型给出了较为逼真的布料模拟效果。在质点-弹簧模型中,一开始人们采用显式积分,但是显式积分需要较小的时间步,而这往往会导致更多的迭代次数和模拟的不稳定。后来人们又考虑采用隐式方法,克服了显式方法的一些缺点,在保证稳定性的同时,又可以采取较大的时间步,从而减少了迭代的次数。虽然隐式方法给出了稳定的布料模拟,但是它还是不可避免的要解一个大的线性方程组。当质点数量变得很大的时候,它就无能为力了。本文提出了一种双层网格模型,一层粗网格用来表示布料的整体运动,另一层细网格则用来表示布料的细节特征,比如皱褶。两层网格各司其责,既能对具有大量质点的模型生成有效的实时动画,又提高了画面质量。该方法已能成功地进行实时布料模拟。
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