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.pdf

1、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(lái)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

2、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(lái)產(chǎn)生隨機(jī)風(fēng)場(chǎng)。首先，通過(guò)柏林噪聲函數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)來(lái)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(lái)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

3、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(lái)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)