本文關(guān)鍵詞：基于噪聲函數(shù)的隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)作用的布料動(dòng)態(tài)仿真研究

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【摘要】：布料的動(dòng)態(tài)模擬是計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的重要組成部分,在動(dòng)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(shí)的形變效果,研究涉及到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、微分幾何、動(dòng)力學(xué)、碰撞檢測(cè)以及計(jì)算機(jī)視覺等多門學(xué)科知識(shí)。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(jī)風(fēng)場(chǎng)中的動(dòng)態(tài)仿真成為一個(gè)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(jiǎn)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(shí)的運(yùn)動(dòng)效果,本文在噪聲理論和空氣動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上,引入柏林噪聲函數(shù)來產(chǎn)生隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)。首先,通過柏林噪聲函數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)來擾動(dòng)風(fēng)場(chǎng)模型的風(fēng)速。然后,根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)中使用速度計(jì)算力的公式來計(jì)算布料網(wǎng)格中每個(gè)三角面片所受的風(fēng)力。最后,使用改進(jìn)的風(fēng)力計(jì)算公式計(jì)算質(zhì)點(diǎn)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(jī)風(fēng)場(chǎng)模型簡(jiǎn)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(dòng)態(tài)效果。本文采用質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型構(gòu)建了布料的網(wǎng)格模型,先對(duì)網(wǎng)格中的質(zhì)點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)的速度和位置,實(shí)現(xiàn)布料在隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)中的動(dòng)態(tài)模擬。然后,為防止布料在風(fēng)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)中穿透其他模型,需要對(duì)布料與其他模型進(jìn)行碰撞檢測(cè),并對(duì)檢測(cè)出的穿透點(diǎn)做出碰撞響應(yīng)。本文采用AABB(Axis-Aligned Bounding Box)包圍法來對(duì)場(chǎng)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(cè)問題。最后,通過紋理映射增加布料模型的真實(shí)感。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)態(tài)模擬 隨機(jī)風(fēng)場(chǎng) 柏林噪聲 碰撞檢測(cè) 碰撞響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TS941.26;TP391.41
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 研究目標(biāo)及內(nèi)容13-14
• 1.3.1 研究目標(biāo)13
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.4 本課題的總體框架設(shè)計(jì)14
• 1.5 本文結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 布料網(wǎng)格模型的構(gòu)建16-24
• 2.1 質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型的構(gòu)建16-17
• 2.2 布料模型的力學(xué)系統(tǒng)17-19
• 2.2.1 質(zhì)點(diǎn)受力分析18-19
• 2.2.2 數(shù)值積分求解19
• 2.3 超彈性問題19-21
• 2.4 光照設(shè)置21-22
• 2.5 紋理映射22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第3章 基于噪聲函數(shù)的隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)模型24-31
• 3.1 柏林噪聲技術(shù)24-25
• 3.2 柏林噪聲函數(shù)的構(gòu)造25-26
• 3.3 基于隨機(jī)噪聲函數(shù)的風(fēng)場(chǎng)模型26-30
• 3.3.1 隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)27
• 3.3.2 風(fēng)力計(jì)算27-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第4章 碰撞檢測(cè)和碰撞響應(yīng)31-46
• 4.1 布料與小球的碰撞檢測(cè)及響應(yīng)31-34
• 4.1.1 布料與小球的碰撞檢測(cè)33
• 4.1.2 布料與小球的碰撞響應(yīng)33-34
• 4.2 讀取動(dòng)物模型34-37
• 4.2.1 3DS文件格式分析35
• 4.2.2 3DS文件信息的讀取35-37
• 4.3 AABB包圍盒的構(gòu)建37-40
• 4.3.1 AABB包圍盒的定義37-38
• 4.3.2 AABB包圍盒分割軸的選擇38-39
• 4.3.3 構(gòu)造AABB包圍盒39-40
• 4.4 布料與動(dòng)物模型的碰撞檢測(cè)及響應(yīng)40-45
• 4.4.1 碰撞檢測(cè)41-42
• 4.4.2 碰撞響應(yīng)42-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第5章 仿真結(jié)果演示與分析46-60
• 5.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與程序開發(fā)工具46
• 5.2 布料建模及其在風(fēng)場(chǎng)作用下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果46-55
• 5.2.1 布料建模及其風(fēng)場(chǎng)作用下程序調(diào)用流程46-48
• 5.2.2 各步驟功能介紹48-53
• 5.2.3 布料與動(dòng)物模型仿真結(jié)果53-55
• 5.3 實(shí)驗(yàn)對(duì)比與分析55-59
• 5.3.1 有無風(fēng)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)對(duì)比與分析55-57
• 5.3.2 風(fēng)力算法研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)比與分析57-58
• 5.3.3 碰撞處理的實(shí)驗(yàn)對(duì)比與分析58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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7 韓麗;賈s，

本文編號(hào)：920081