试析布料湿润效果真实感模拟方法

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1、中南大学硕士学位论文布料湿润效果真实感模拟方法姓名：黄銮申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：邹北骥20090604摘要布料湿润效果模拟是计算机图形学领域的一项重要研究课题，应用极其广泛，如商业领域，影视动画，虚拟现实等。随着计算机硬件技术的不断进步和物理学某些领域研究的不断深入，与本文研究有关的布料模拟技术和流体模拟技术得到了长足发展。但是，关于布料湿润效果的模拟方法研究仍然比较少。我们对此进行研究，并实现了一个布料湿润效果的仿真系统。本文的主要研究内容及工作包括以下三个方面：第一，对用于布料模拟的各种方法和模型的优缺点

2、进行了分析和比较后，新模型参考了Mass．spring模型的部分结构和组成特点。而后从布料的实际结构出发，在Mass。spring模型的基础上，建立了符合扩散要求的多孔粒子模型。在对模型进行力学分析之后，采用欧拉法、中点法和四阶龙格．库塔法对力学微分方程进行数值求解。同时，对一些简单规则的刚体与布料碰撞进行了分析和处理。第二，根据达西渗流定律分析和描述了流体扩散的过程，得到了如何在布料中进行流体扩散的有关算法，并将该算法与布料的运动过程仿真结合起来模拟湿润布料的动态效果。第三，为了追求模拟的真实感，实验中采用了多重纹理映射。根据相关

3、粒子的饱和度映射不同的纹理，表现布料湿润后材质的改变，使模拟具有比较真实的仿真效果。实验结果表明，系统能够逼真的模拟布料湿润的效果，计算效率高，具有一定的可扩展性，并且能够满足实时性的要求。关键词湿润布料模拟，多孔粒子模型，扩散作用，纹理映射ABSTRACTThesimulationofthewettingclothiSoneoftheimportantresearchsubjectsincomputergraphics，whichcanbewidelyappliedinthefieldofbusiness，filmandvirtu

4、alreality．Withthedevelopmentofcomputerhardwaretechnologyandthefurtherstudyofthecertainfieldinphysics，clothsimulationandfluidsimulation，whichinvolvedinourresearch，hasobtainedconsiderabledevelopment．Buttherearefewresearchesonthesimulationofthewettingcloth．Aimingatthispro

5、blem，asystemdesignedforsimulatingwettingclothhasbeenachieved．Thisthesisfocusesonthestudyinthreeaspects：Firstly,variousphysically—basedclothmodelsareintroducedandcomparedtofindouttheiradvantagesanddisadvantages．Consideringthepropertiesandstructureofcloth，weimprovethemas

6、s—springmodeltodevelopanewmodelnamedporousparticlemodel，whichmeetsthediffusionrequirement．Next，aftermechanicalanalysisuponthemodel，weuseEular,mid··pointandRunge·-Kuttaintegrationtosimulatethemovementofthewettingcloth．Toachieverealtimeeffect，thecollisiondetectionmethodb

7、asedonsimpleregularrigidobjectsisadopted．Then，weanalyzethediffusionprocessingaccordingtotheDarcy’Slaw,andproposeamethodtosimulatehowwaterdiff-usesinthecloth．Bythismethod，thediffusionprocessingandtheclothmovementcanbesimulatedsynchronously．Finally,Weusethemulti—texturem

8、appingtechnologytodemonstratethevariationofthewettingclothmaterials，whichcanachievethestrongsenseofreality．Theresults