基于网格自适应的布料仿真及碰撞检测技术研究

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随着计算机动画的发展,互联网环境下的三维应用取代二维应用是一个必然的趋势。与传统的互联网应用相比,三维互联网应用能更直观、真实地展现给用户,带给用户更生动、丰富的体验。而在以3D网络游戏为主的三维互联网应用的虚拟世界中,存在大量服装、窗帘等布料元素,对布料的真实再现才能有令人满意的真实感。但布料本身是一种柔性物体,在建模和模拟的过程中需要大量的计算,处理时间长,所以如何在互联网环境下生成布料实时动画、满足实时性交互的要求是目前需要解决的问题。本文基于以上背景,以保证布料真实感、提高实时性为目标,在综述国内外有关布料仿真技术的基础上,做了以下研究:1.研究了网格自适应方法。根据三角网格位置的不同,研究了不同的细分方案,实现了网格的三元分裂。提出一种网格粗化方法,结合3细分方法,实现网格自适应。然后通过判断网格顶点曲率,在布料生成褶皱的区域细分网格,褶皱消失的区域粗化网格,使得网格自适应变化,在保证布料仿真的真实感的基础上,提高计算速度。2.研究了AABB包围盒算法和粒子群优化的随机碰撞检测算法,将两种算法相结合,提出了一种混合碰撞检测算法。结合了两种算法的优势对物体进行碰撞检测,提高了碰撞检测效率。该方法通过AABB包围盒排除明显不相交的物体,缩小搜索空间,再运用粒子群优化的随机碰撞检测算法进行快速检测。3.通过实验验证了本文方法。在Windows平台下,采用C++和OpenGL技术,对本文的方法进行了验证,证明了本文方法的有效性。综上所述,本文研究了布料仿真的网格自适应方法和碰撞检测方法,提出了一种网格粗化方法和混合碰撞检测方法,并验证了方法的有效性,在保证布料真实感的前提下,可以加快模拟的计算速度。研究成果在3D网络游戏、在线试衣间、远程教育等领域有较好的应用价值。
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