基于噪聲函數(shù)的隨機風(fēng)場作用的布料動態(tài)仿真研究.pdf

1、布料的動態(tài)模擬是計算機動畫的重要組成部分，在動漫影視、三維網(wǎng)絡(luò)游戲及虛擬服裝上都有著廣泛的應(yīng)用。布料模擬的目標(biāo)在于模擬布料真實的形變效果，研究涉及到計算機圖形學(xué)、微分幾何、動力學(xué)、碰撞檢測以及計算機視覺等多門學(xué)科知識。由于布料復(fù)雜的物理特性和風(fēng)力生成算法的復(fù)雜性，布料在隨機風(fēng)場中的動態(tài)仿真成為一個富有挑戰(zhàn)的研究課題。
　　在傳統(tǒng)的風(fēng)力生成算法中，有些研究者只是使用簡單的矢量來代替風(fēng)力。為了模擬布料在自然風(fēng)力作用下真實的運動效果，本

2、文在噪聲理論和空氣動力學(xué)的基礎(chǔ)上，引入柏林噪聲函數(shù)來產(chǎn)生隨機風(fēng)場。首先，通過柏林噪聲函數(shù)產(chǎn)生的隨機數(shù)來擾動風(fēng)場模型的風(fēng)速。然后，根據(jù)空氣動力學(xué)中使用速度計算力的公式來計算布料網(wǎng)格中每個三角面片所受的風(fēng)力。最后，使用改進的風(fēng)力計算公式計算質(zhì)點所受的平均風(fēng)力，從而模擬出比較自然的風(fēng)。和傳統(tǒng)風(fēng)力算法相比，利用柏林噪聲函數(shù)構(gòu)造的隨機風(fēng)場模型簡單且具有較好的適用性，能夠較逼真地模擬出布料及服裝在風(fēng)力作用下的動態(tài)效果。
　　本文采用質(zhì)點-彈簧

3、模型構(gòu)建了布料的網(wǎng)格模型，先對網(wǎng)格中的質(zhì)點進行受力分析，內(nèi)力包含了三種彈簧力及阻尼力，外力包含了重力和風(fēng)力。完成受力分析后，利用顯示歐拉法迭代更新質(zhì)點的速度和位置，實現(xiàn)布料在隨機風(fēng)場中的動態(tài)模擬。然后，為防止布料在風(fēng)場運動中穿透其他模型，需要對布料與其他模型進行碰撞檢測，并對檢測出的穿透點做出碰撞響應(yīng)。本文采用AABB(Axis-Aligned Bounding Box)包圍法來對場景中的模型建立包圍盒，以此完成布料與其他模型的碰撞檢測