实时的流体布料碰撞检测方法

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3Dmax建模中的物理模拟与碰撞处理

3Dmax建模中的物理模拟与碰撞处理

3Dmax建模中的物理模拟与碰撞处理3D建模中的物理模拟与碰撞处理一直是模型设计和动画发展的重要方面。

它们在游戏开发、电影制作以及产品设计等多个领域中发挥着至关重要的作用。

本文将详细介绍3D建模中物理模拟与碰撞处理的步骤和技巧。

一、物理模拟的基本原理物理模拟是通过模拟物体在真实世界中的运动和行为来增强3D场景的真实感。

它涉及到物体的质量、速度、阻力、摩擦力等诸多因素。

在3D建模软件中,常用的物理模拟方法有基于牛顿力学的刚体动力学模拟和质点系统模拟。

下面将分别介绍这两种模拟方法的基本原理和操作步骤。

1. 基于刚体动力学的物理模拟基于刚体动力学的物理模拟是通过模拟对象的质量、形状和受力情况来计算对象的运动状态。

这种模拟方法适用于模拟刚性物体如墙壁、桌子等的运动和碰撞。

其中的基本原理是牛顿第二定律 F=ma(力等于质量乘以加速度)。

操作步骤:1)选择物体:在3D建模软件中选择需要进行物理模拟的物体。

2)设置物体属性:设置物体的质量、形状等属性。

3)添加力:根据需要给物体添加力,如重力、推力等。

4)添加碰撞体:为物体添加碰撞体,使其在与其他物体碰撞时产生反应。

5)运行模拟:运行模拟,观察物体的运动和碰撞行为。

2. 质点系统模拟质点系统模拟是一种简化的物理模拟方法,将物体简化为由质点组成的系统,通过模拟质点之间的相互作用来模拟物体的运动行为。

这种模拟方法适用于模拟流体、布料等柔性物体的行为。

操作步骤:1)创建质点系统:在3D建模软件中创建质点系统。

2)设置质点属性:设置质点的质量、位置等属性。

3)添加力:根据需要给质点添加力,如重力、风力等。

4)运行模拟:运行模拟,观察质点的运动和变形情况。

二、碰撞处理的基本原理碰撞处理是指在3D建模中模拟物体之间的碰撞行为,使其在碰撞时能够产生正确的反应和效果。

碰撞处理包括检测碰撞、处理碰撞和碰撞反应等多个步骤。

1. 碰撞检测碰撞检测是指在模拟物体之间的运动过程中,及时发现物体是否发生碰撞。

快速上手Blender的物理模拟和碰撞检测技巧

快速上手Blender的物理模拟和碰撞检测技巧

快速上手Blender的物理模拟和碰撞检测技巧Blender是一款强大的三维建模和动画软件,拥有丰富的功能和工具。

在Blender中,物理模拟和碰撞检测是非常重要的技巧,能够使你的场景更加逼真和真实。

本文将介绍一些快速上手Blender的物理模拟和碰撞检测技巧。

首先,我们来了解物理模拟。

在Blender中,物理模拟实际上是通过添加物理属性和设置物理参数来实现的。

首先,选中你想要添加物理模拟的物体,然后在属性面板中选择“物理”选项卡。

在这里,你可以选择不同类型的物理属性,如刚体、软体、流体等。

对于刚体模拟,你可以调整物体的质量、摩擦力和弹性等参数,以使其在场景中具有真实的物理特性。

你还可以添加力和约束,以模拟物体受到的外力和约束条件。

对于软体模拟,你可以调整物体的柔软度、弹性和碰撞参数,使其更像是柔软的物体。

你还可以添加外部力和卷曲力来模拟物体的运动和形变。

对于流体模拟,你可以将物体设为流体类型,并设置物体的粘度、压力和表面张力等参数。

你可以通过模拟流体的粒子行为,模拟出水流、烟雾等效果。

在物理模拟中,碰撞检测是非常重要的。

Blender提供了强大的碰撞检测功能,可以检测物体之间的碰撞并使其产生相应的反应。

在物理属性面板中,你可以设置碰撞检测的参数,如碰撞形状、碰撞边界等。

此外,你还可以使用碰撞对象来进行更精确的碰撞检测。

通过将一个物体设置为碰撞对象,并将它与其他对象进行相交操作,可以模拟出更真实的碰撞效果。

你还可以使用碰撞组来管理不同的碰撞对象,以便更好地控制碰撞检测。

在进行物理模拟和碰撞检测时,你可能会遇到一些挑战。

例如,模拟复杂的物理效果可能会导致计算开销过大,导致动画变慢。

为了解决这个问题,你可以使用缓存功能来缩短渲染时间。

在物理属性面板中,你可以将缓存类型设置为“重定向”,这样就可以将模拟的结果保存在硬盘上,而不是每次重新计算。

另一个挑战是调整物理参数以获得期望的效果。

在调整物理参数时,你可以使用实时预览功能,即通过按下“ALT+A”快捷键来预览模拟效果。

图形硬件加速的织物自碰撞检测算法

图形硬件加速的织物自碰撞检测算法
J C u n h n L u Hu i h a s u i i
( colfC m ue Si c , 如n U i rt , 增 0 3 , hn ) Sho o o ptr c ne几 e nv sy 鼽n 0 2  ̄ 3 C ia ei
Ab ta t sr c S I c l so ee t n i t e b t e e k o e lt i lt n o a r s B sn e au e fg a h c a d r .} u ef ol i n d t ci s h ot n c fr a — me smu a i ff b c . y u i g n w f t r so r p is h r wa e t e a — - i o l i o i o l
纪传舜 刘 卉
( 复旦 大 学 计 算 机 科 学 与技 术 学 院 上海 203 ) 0 4 3


自碰 撞检 测是织物实时模拟 的瓶颈。利用最新 的图形硬 件特性 , 设计 了织物模拟 的 自碰撞检 测算法。该 算法 以质 点包
围球为基本 计算单元 , 仅保存计算得 到的第一次发 生碰 撞的信息 , 而不需要计算 出所有 的碰 撞对。算 法在 C D U A平 台上 实现, 通过 对核 函数的一次调用 即可完成 自碰 撞检测 , 法复杂度 为 0( ) 算 n 。将 算 法用 于 由大规模 质点构成 的 织物模拟过 程 中, 试验表 明, 算
法的 G U实现比相应的 C U实现性能提 高 1 以上 , P P 8倍 与两遍渲染算法相 比, 均性能也提高 了2 %左右。 平 0
关 键 词 自碰 撞检 测 GU CD P U A 织 物模 拟
FABRI ELF. CS S COLLI ON SI DETECTI ON ALGORI THM ACCELERATED BY GRAPHI CS HARDW ARE

maya中实现动态模拟的方法

maya中实现动态模拟的方法

maya中实现动态模拟的方法Maya是一款强大的三维动画软件,它提供了丰富的工具和功能,可以实现各种类型的动态模拟。

动态模拟是指在动画中模拟物体的真实物理行为,使其看起来更加真实和自然。

本文将介绍一些在Maya中实现动态模拟的方法。

1. 刚体模拟刚体模拟是一种简单但常用的动态模拟方法。

在Maya中,可以通过创建刚体来实现物体的刚体行为。

首先,选择需要进行刚体模拟的物体,然后通过Maya的刚体工具将其转换为刚体。

接下来,可以设置刚体的质量、摩擦力等属性,并通过施加力或碰撞等方式使刚体产生运动。

刚体模拟适用于模拟硬物体的运动,如球、盒子等。

2. 软体模拟软体模拟是一种用于模拟柔软物体的动态模拟方法。

在Maya中,可以使用Maya的布料工具来创建和模拟布料。

首先,选择需要进行软体模拟的物体,然后通过布料工具将其转换为布料。

接下来,可以设置布料的物理属性,如质量、弹性等,并通过施加风力或拉伸等方式使布料产生动态效果。

软体模拟适用于模拟衣物、绳子等柔软物体的运动。

3. 碰撞检测碰撞检测是在动态模拟中非常重要的一步,它可以检测物体之间的碰撞并产生相应的反应。

在Maya中,可以通过设置碰撞体和碰撞器来实现碰撞检测。

碰撞体是指参与碰撞的物体,而碰撞器是指用于检测碰撞的对象。

通过设置碰撞体和碰撞器的形状和属性,可以准确地模拟物体之间的碰撞效果。

4. 动力学模拟动力学模拟是一种可以模拟物体受到外力作用而产生动态效果的方法。

在Maya中,可以使用Maya的动力学工具来实现动力学模拟。

首先,通过选择需要进行动力学模拟的物体,然后通过设置动力学属性和施加外力等方式来模拟物体的动态行为。

动力学模拟适用于模拟物体的受力和运动,如弹簧、摆钟等。

5. 流体模拟流体模拟是一种模拟流体行为的动态模拟方法。

在Maya中,可以使用Maya的流体工具来创建和模拟流体效果。

首先,通过选择需要进行流体模拟的区域,然后通过设置流体属性和施加外力等方式来模拟流体的动态行为。

布料虚拟商品碰撞检测研究概述

布料虚拟商品碰撞检测研究概述
碰撞 检 测 。
2 0 年1 0 7 月王季等人结合层次包围盒和基于图形硬件的方法 , 以带深度纹理的包围盒替代物体的几何模型 , 利用图形硬件在纹
理 映 ̄ B进 行 深 度 比 较 . 实 现碰 撞 检 测 实 验结 果表 明 , C L fI ,, - 以 与 UL
20 年 8 02 月.为了加速检测过程 . Rbr Bi o 等人采用轴 I 算法相 比, oet r sn d D E 文中算法执行效率更高且执行时问固定 , 具有较高 向层次包围盒技术 :h i C o等人的算法则采用基于体素的算法来加速 的 实 时 性 。 碰撞检测 20 年1 月顾尔丹等人提出了-r 面一面碰撞检测算法的服 02 1 e
见, 碰撞 问题解决的优劣直接关系到柔性布料仿真的实时性和精 点 . 出了混合包围盒碰撞检测算法。该算法利 用帧与帧之间的 提 确性 。 时间和几何相关性 . 把对(2+ 个对象的动态跟踪转化为它们在 cn m)
2 0 年 8 魏 迎梅 等 人 中给 出 了- 7基 于固 定 方 向 凸包 包 围 三 个坐标轴上的投影 的排序 问题 , 寸 01 月  ̄ 把日问复杂度由O n) ( 降低为
【 关键词】布料 仿真 碰撞检测 当前 , 基于计算机二维 图形学技术的 C D系统研发已经基本 对包括布料 的柔 性物体进行了高效检测 。 A
成 熟 ,在 行 业 内已 经被 广泛 采 用 。但 这 种平 面 式 的设 计 系 统 ,已
20 年2 0 6 月张 明等人提 出一种粒子系统 , 能在任何需要正确模
经逐渐显现出交互 性差、可视性差的诸多问题 。一种既能满足大 拟碰撞的地方 自适应的生成新粒子。当粗糙网格 与物体发生碰撞 规模工业化生产且又能满足个性需求.真实表达人们对空间思维 时使网格 自动细化 。因此这种模 型与一般的粒子 系统相比 , 只需

结合一种面-面碰撞检测算法的服装动态模拟

结合一种面-面碰撞检测算法的服装动态模拟

结合一种面-面碰撞检测算法的服装动态模拟顾尔丹;许端清;王靖滨;陈纯【期刊名称】《计算机辅助设计与图形学学报》【年(卷),期】2002(014)011【摘要】实时的服装动态模拟一直是计算机动画的研究热点.在回顾弹性模型及其碰撞问题的相关研究工作的基础上,采用基于质点-弹簧模型的动态模拟方法,产生了虚拟3D模特表面的服装动态效果.其中考虑了织物的非理想弹性属性和变化的空气流作用力,并针对系统实现的瓶颈--服装和人体的碰撞问题,提出一种碰撞检测算法.【总页数】5页(P1036-1040)【作者】顾尔丹;许端清;王靖滨;陈纯【作者单位】浙江大学计算机科学与工程学系,杭州,310027;浙江大学CAD&CG 国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学计算机科学与工程学系,杭州,310027;浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学计算机科学与工程学系,杭州,310027;浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学计算机科学与工程学系,杭州,310027;浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TP391.41【相关文献】1.一种基于面源黑体的某型红外动态模拟靶标研制 [J], 刘莎;王占涛;汪涛;林森;王锴磊2.基于虚拟手简化面法向距离的抓取碰撞检测算法 [J], 金钺;侯文君3.基于三角面-三角形相交检测的五轴数控加工碰撞干涉检测算法研究 [J], 刘雄伟;张平;刘飞鹏;徐志洋4.一种球面坐标下点面位置关系检测算法 [J], 刘文峰;徐雪仁;巫震宇;段卫国;赵锋锐5.一种多传感器云融合技术的亚面表缺陷深度检测算法研究 [J], 刘半藤;陈友荣;杨海波;王章权因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

如何进行CAD软件中的碰撞检测与分析

如何进行CAD软件中的碰撞检测与分析

如何进行CAD软件中的碰撞检测与分析碰撞检测与分析是在CAD软件中非常重要的功能,它可以帮助设计师和工程师在设计或制造过程中发现并解决潜在的碰撞问题。

通过进行碰撞检测与分析,可以避免在实际制造或建筑过程中出现碰撞和冲突,从而节省时间和资源。

在CAD软件中进行碰撞检测与分析的方法有很多种,下面将介绍一些常用的方法和技巧。

1. 使用物理模拟工具:许多CAD软件都提供了物理模拟的功能,通过模拟物体之间的运动和相互作用,可以检测出潜在的碰撞问题。

在进行物理模拟之前,需要确保模型的几何形状和材质属性都已经正确设置。

通过设置合适的碰撞检测参数,可以在模拟过程中检测出碰撞并进行相应的分析。

2. 使用碰撞检测工具:许多CAD软件都提供了碰撞检测的工具,可以快速检测出潜在的碰撞问题。

通过选择需要检测的对象,并设置合适的碰撞检测参数,软件会自动进行检测并给出相应的提示或报告。

在使用碰撞检测工具时,需要注意选择适当的检测方法和参数,以确保检测的准确性和有效性。

3. 使用虚拟装配:虚拟装配是一种将多个零部件组装在一起进行验证的方法。

通过在CAD软件中模拟装配过程,并对零部件之间的关系和接触进行分析,可以检测出潜在的碰撞和冲突。

在进行虚拟装配之前,需要确保每个零部件的几何形状和尺寸都已经正确设置,并正确定义了它们之间的关系和约束。

通过进行虚拟装配,可以发现并解决装配过程中可能出现的碰撞和冲突。

4. 使用快速碰撞检测:在设计或制造过程中,有时需要进行快速的碰撞检测,以验证零部件之间的空间关系和尺寸约束。

快速碰撞检测可以通过设置适当的碰撞检测参数,快速检测出潜在的碰撞问题,并给出相应的提示或报告。

在进行快速碰撞检测之前,需要确保模型的几何形状和尺寸都已经正确设置,并设置适当的碰撞检测参数。

5. 使用排除体:有时,在CAD软件中进行碰撞检测和分析时,一些复杂的几何形状和部件可能会导致检测不准确。

为了解决这个问题,可以使用排除体来排除一些不需要进行碰撞检测的部件。

虚拟服装设计中的布料仿真与碰撞检测算法研究的开题报告

虚拟服装设计中的布料仿真与碰撞检测算法研究的开题报告

虚拟服装设计中的布料仿真与碰撞检测算法研究的开题报告一、选题背景与意义虚拟服装设计中的布料仿真与碰撞检测算法是当前计算机图形学领域的研究热点。

随着虚拟试穿技术的兴起,虚拟服装设计已经成为了时尚设计行业中不可或缺的一部分。

为了达到更加真实的视觉效果,需要对服装中的布料进行仿真,同时进行碰撞检测,以保证虚拟人物与虚拟服装的交互效果。

本课题旨在研究虚拟服装设计中的布料仿真与碰撞检测算法,探究如何实现真实的布料模拟和碰撞检测,进一步提高虚拟试穿技术的仿真效果,为时尚设计行业提供可靠的技术支持。

二、研究内容本课题主要包括以下内容:1. 针对服装中布料的特点,研究并实现相关的布料仿真算法。

2. 探究如何实现局部细节仿真,使得虚拟服装与真实服装更加贴近。

3. 研究碰撞检测算法,避免虚拟人物与虚拟服装之间出现穿插现象。

4. 分析当前布料仿真和碰撞检测算法的优缺点,提出新的、更加优化的算法。

5. 搭建虚拟试穿系统,将研究成果应用于实际设计中。

三、研究方法本课题主要采用以下研究方法:1. 文献调研法。

通过查阅相关文献,了解当前布料仿真和碰撞检测算法的研究现状和发展趋势。

2. 理论研究法。

对目前已有的布料仿真和碰撞检测算法进行深入研究,并提出改进方法,探究如何建立更加真实的虚拟试穿系统。

3. 实验研究法。

通过搭建虚拟试穿系统,验证所提出的布料仿真和碰撞检测算法的有效性。

四、预期目标和成果本课题预期达到以下目标和成果:1. 实现基于物理仿真的布料仿真算法,提高虚拟试穿的效果。

2. 探究局部细节仿真算法,进一步提高虚拟服装与真实服装的相似度。

3. 研究碰撞检测算法,避免虚拟人物与虚拟服装之间出现穿插现象。

4. 提出新的、更加优化的算法,为虚拟试穿技术的研究提供参考。

5. 搭建虚拟试穿系统,将研究成果应用于实际设计中。

最终成果将会是一份完整的论文,同时也将可以应用于虚拟试穿技术的研究和实践中。

五、研究的难点和挑战本课题中研究的难点和挑战主要集中在以下几个方面:1. 如何实现基于物理仿真的布料仿真算法,精准模拟布料的运动特性,并保证虚拟服装与真实服装的相似度。

利用物理模拟制作布料碰撞效果

利用物理模拟制作布料碰撞效果

利用物理模拟制作布料碰撞效果Blender是一款功能强大的开源3D建模和动画软件,它不仅能够创建惊人的视觉效果,还可以进行物理模拟。

在本文中,我们将探讨如何利用物理模拟功能制作布料碰撞效果。

首先,我们需要创建一个布料模型。

在Blender中,可以使用平面或者带有顶点的网格来创建布料。

选择一个合适的模型,然后将其转换为布料类型。

在“物理属性”选项卡中,将布料类型设置为“布料”,并调整一些基本参数,例如质量、弹性和摩擦力等。

接下来,我们需要添加碰撞对象。

在场景中添加一个具有碰撞属性的物体,例如一个立方体或者另一个布料模型。

选择碰撞对象,然后在“物理属性”选项卡中将其类型设置为“碰撞”。

调整碰撞对象的参数,确保与实际物体的真实性相匹配。

然后,在布料模型上选择“模拟”选项卡,在“动力学”下激活“布料”选项。

设置一些初始参数,例如重力和风力等。

通过调整这些参数,可以达到不同的布料效果。

现在,我们需要设置碰撞检测。

选择布料模型,在“物理属性”选项卡下找到“碰撞”选项。

通过点击“添加碰撞”按钮,将碰撞对象添加到布料模型中。

调整碰撞参数,例如摩擦系数和弹性系数等,以实现更真实的效果。

在准备工作完成后,点击“模拟”选项卡下的“开始模拟”按钮,即可开始模拟布料碰撞效果。

Blender将根据物理规律模拟布料的运动,考虑到碰撞对象的影响。

可以通过调整模拟时长和精度等参数来控制模拟的准确性和效果。

在模拟的过程中,可以通过观察预览窗口中的布料效果,不断调整参数以获得理想的碰撞效果。

可以尝试改变碰撞对象的位置和形状,调整布料的质量和弹性等属性,以及尝试不同的模拟算法等。

当得到满意的布料碰撞效果后,可以将动画渲染为图像序列或视频文件,以供进一步后期处理或导出。

总结起来,利用物理模拟功能制作布料碰撞效果是Blender的一项强大功能。

通过合理设置布料和碰撞对象的属性,调整模拟参数,并不断观察和调整效果,我们可以创造出逼真的布料动画,为我们的作品增添生动和真实感。

物理仿真技术 Blender中的碰撞检测与反应力模拟教程

物理仿真技术 Blender中的碰撞检测与反应力模拟教程

物理仿真技术:Blender中的碰撞检测与反应力模拟教程Blender是一款功能强大的开源3D建模和渲染软件,它允许用户进行各种物理仿真操作。

在Blender中,碰撞检测和反应力模拟是非常重要的技术,它们能够为我们创造出更真实的场景和效果。

本教程将介绍如何在Blender中应用碰撞检测和反应力模拟。

首先,我们需要创建一个场景,可以是一个简单的球和地面的组合。

在Blender中,我们可以通过添加物体来创建场景。

选择一个球体和一个立方体作为对象,然后将它们放置在一个地面上。

接下来,我们需要设置物体的碰撞属性。

选中球体,并将其刚体属性设置为"Active",这样它将具有碰撞和运动的能力。

同时,我们还需要选中立方体,并将其刚体属性设置为"Passive",表明它将充当碰撞的静态对象。

现在,我们可以进行碰撞检测的测试了。

选择球体,并进入刚体物理选项卡。

在"形状"部分,选择"球"作为球体的碰撞形状。

然后,我们可以点击"碰撞"选项卡中的"碰撞检测"按钮,以启用碰撞检测。

当我们进行碰撞检测测试时,我们可以看到球体与立方体发生碰撞后,会变形或改变运动方向。

这就是碰撞检测和反应力模拟在Blender中的表现。

通过调整物体的碰撞属性和碰撞形状,我们可以模拟各种不同的碰撞效果。

在Blender中,还有一些其他参数可以用于控制碰撞和反应力模拟的效果。

例如,我们可以调整物体之间的摩擦力和弹性系数,以改变碰撞后的反应。

在物体的刚体属性中,我们可以找到这些参数,并根据需要进行调整。

此外,Blender还支持更高级的碰撞检测和反应力模拟技术。

我们可以使用Blender Physics模拟引擎来模拟更复杂的物理行为,如流体、布料、软体等。

这需要更详细的设置和计算,但也可以实现更逼真的物理效果。

总结起来,Blender是一款功能强大的三维建模和渲染软件,它提供了丰富的物理仿真功能,包括碰撞检测和反应力模拟。

实时的流体布料碰撞检测方法

实时的流体布料碰撞检测方法

究者们的关注, 这项研究能够拓展流体仿真的应 用范围, 提升虚拟现实的真实感. 为了提高布料和 流体的仿真效率, GPU 并行计算已经成为动画仿 真中重要的一部分. 在创建高质量的可变形固体 和流体之间的交互动画中, 基于物理的模拟方法
收稿日期: 2017-06-15; 修回日期: 2017-09-14. 基金项目: 国家自然科学基金(61761166005, U1636111); 浙江省自然科学基金 (LQ17F020001, LY15F030008); 宁波市科技计划项目(2017A610113, 2017C50018, 2016D10016). 臧 惠(1991—), 女, 硕士研究生, 主要研 究方向为流体布料动画; 刘 箴(1965—), 男, 博士, 研究员, 博士生导师, 论文通讯作者, 主要研究方向为虚拟现实; 柴艳杰 (1968—), 女, 讲师, 主要研究方向为虚拟现实; 刘婷婷(1980—), 女, 博士, 副教授, 主要研究方向为人工智能和虚拟现实; 周 昆(1992—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为计算机动画.
第4期
臧 惠, 等: 实时的流体布料碰撞检测方法
603
已经是不可或缺的, 利用这些技术, 可以更加逼真 地模拟布料和流体的交互作用.
基于 SPH 方法的流体与布料的耦合方法包括 单向耦合[1-2]和双向耦合[3]. 其耦合方法主要有基 于惩罚力的方法、采用直接力的方法等. 惩罚力的 方法需要满足足够小的时间步长; 直接力的方法 是通过修正粒子的位置来避免穿透, 需要一个比 较大的时间步长. 布料耦合的一个难点是两者一种处理可变形体之间的连续碰 撞检测算法(continuous collision detection, CCD)成 为了流体和布料之间碰撞检测的常用方法; 同时 对布料边界采样的方法也能够很好地处理两者之 间的碰撞.

3Dmax布料碰撞模拟指南:实现真实的碰撞效果

3Dmax布料碰撞模拟指南:实现真实的碰撞效果

3Dmax布料碰撞模拟指南:实现真实的碰撞效果3D Max是一款广泛应用于建模和动画制作的软件,通过其强大的功能和工具,我们可以模拟出真实的碰撞效果,使细节表现更加真实和逼真。

在本篇文章中,我将为大家提供一份详细的3D Max布料碰撞模拟指南,帮助大家实现真实的碰撞效果。

步骤一:准备工作1. 选择合适的布料模型:在模拟布料碰撞之前,我们需要首先选择一个合适的布料模型。

可以从3D Max自带的库中选择,或者通过导入其他模型进行调整。

2. 设置碰撞对象:需要确定碰撞的物体或障碍物,它们可以是其他布料、刚体模型或其他对象。

在3D Max中,可以使用碰撞体来表示这些物体,或者直接设置它们的表面为碰撞对象。

步骤二:物理设置1. 开启布料模拟:在3D Max的菜单栏中,选择“模拟”或“物理”选项,在布料物体的外观下方可以找到“布料”选项。

点击“启用”来开启布料模拟。

2. 设置物理参数:在“布料”选项下,可以调整布料模拟的各种参数,包括质量、弹性、阻尼、刚度等。

根据实际需求进行调整,以获得最理想的碰撞效果。

3. 创建碰撞体:在3D Max中,可以利用几何体来创建碰撞体。

选择一个合适的几何体,在“修饰列表”中选择“碰撞体”,并将其拖放到需要碰撞的物体上。

步骤三:场景设置1. 确定碰撞范围:根据实际需要,确定布料碰撞的范围和区域。

可以使用3D Max中的选择工具来选取需要参与碰撞模拟的部分,并将其设置为碰撞对象。

2. 角色设置:如果你需要让一个角色与布料发生碰撞,你可以使用3D Max中的角色工具来设置角色的行走、跑动等动作。

对角色进行绑定,并将其设置为碰撞对象。

步骤四:模拟运行1. 开启动画模拟:在3D Max的时间轴上,设置动画范围并点击“播放”按钮,开始模拟运行。

可以观察布料与碰撞体之间的交互效果。

2. 调整参数:根据实际需求,观察模拟运行的效果,并根据需要进行参数调整。

可以尝试调整弹性、阻尼、刚度等参数,以获得更加真实的碰撞效果。

快速的布料碰撞检测和有效的接触摩擦算法

快速的布料碰撞检测和有效的接触摩擦算法

1) (燕山大学信息科学与工程学院 秦皇岛 066004) 2) (河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室 秦皇岛 (tangyong@)
066004)
摘 要: 为了快速处理布料的碰撞检测并获得真实的接触摩擦仿真效果, 提出一种基于罚函数的碰撞/接触解决方 案. 首先, 采用质点-弹簧模型进行布料的仿真模拟, 在弹簧形变方向添加改进的阻尼力, 以减少粒子之间的振荡来 保证系统稳定性; 其次, 采用代数非穿透滤波器对连续碰撞检测算法进行简化求解, 快速判断是否存在方程根, 提 高布料每帧运行的仿真效率; 最后, 采用库仑约束和接触约束对每个碰撞/接触对进行约束, 并结合改进的罚函数法 有效地响应所有的碰撞/接触对. 实验结果表明, 该算法在 CPU 仿真环境下能快速有效地处理布料的碰撞和接触摩 擦, 模拟出布料复杂的物理行为, 适用于实时的交互应用.
Key words: cloth simulation; Coulomb friction; contact force; collision processing; penalty function method
收稿日期: 2019-01-25; 修回日期: 2019-12-11. 基金项目: 河北省自然科学基金(F2018203060, F2019203494); 河北省教育厅青 年基金(QN2019157)). 吕梦雅(1965—), 女, 博士, 教授, CCF 会员, 主要研究方向为计算机图形学; 宛月茶(1992—), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为虚拟现实技术及其应用; 赵伟(1994—), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为虚拟现实技术及其应用; 唐勇(1964—), 男, 博士, 教授, 博士生导师, CCF 高级会员, 论文通讯作者, 主要研究方向为虚拟现实技术及其应用; 赵静(1981—), 女, 博士, 讲 师, CCF 会员, 主要研究方向为虚拟现实技术及应用.
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其中 ri 是流体粒子的位置 , r j 代表 ri 周围核 半径内的所有粒子 , pi 为粒子所受的压强 , i 是 粒子的密度 , ui 是粒子的速度 , 其它的代表符号 与式 (1) 相同 . 将重力加速度与计算得到的压力加 速度、粘力加速度代入式 (2) 求得流体粒子的加速 度 ai , 在流体仿真中 , 根据计算粒子的加速度来 更新粒子的位置进而形成流体动画 .
(宁波大学信息科学与工程学院 (liuzhen@)
1)
宁波
315211)

要 : 为了实现流体与布料的碰撞效果 , 提出一种布料边界快速采样的方法 . 首先在预处理的过程中对布料三角
形的边和内部进行分析采样 ; 然后计算流体粒子以及采样粒子受到的作用力 , 并将采样粒子受到的力作用于布料三 角形的每个质点上 ; 最后更新流体粒子与布料质点的位置和速度 . 为使动画效果更加地真实,采用 GPU 并行计算来 加速仿真 . 实验结果表明 , 该方法实现了流体和布料的双向耦合 , 并可以高效、稳定地模拟不同状态的布料与流体的 交互 , 具有较强的适用性 .
ai g m m 45 45 pi + p j
i j
Fiext Fiint mc a c i
其中 Fi 受到的内力 ,
ext
(3)
int
是布料粒子 i 受到的外力 , Fi
是粒子 i
mc 为布料粒子的重量 , a c 为其加速度 . i
h
6
( 2
j
(h r)2
ri - r j r
第 2*卷 第 *期 201*年 *月
计算 机 辅助 设 计与 图 形学 学报
Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics
Vol. 2* No.* ***. 201*
实时的流体布料碰撞检测方法
臧 惠 1), 刘 箴 1)*, 柴艳杰 1), 刘婷婷 1), 周 昆 1)
2
2.1
流体布料仿真计算
SPH 计算方法
SPH 方法属于一种拉格朗日无网格方法 , 将
流体粒子视为一个个分散的粒子 , 其中每个粒子
第 *期

惠 , 等 : 实时的流体布料碰撞检测方法
3
位置参与运算的值都是由周围的一组粒子累加起 来的 , 位置 r 处的物理属性 Ai r 为 :
2.2.1
关键词 : 光滑粒子流体动力学 ; 边界粒子采样 ; 双向耦合 ; GPU 并行计算 中图法分类号 : TP391.41
Real-time Collision Detection Method for Fluid and Cloth
Zang Hui11), Liu Zhen 1)*, Chai Yanjie1), Liu Tingting1), and Zhou Kun1)
1
相关工作
流体仿真的方法主要有欧拉法和拉格朗日方
法 [5], 本 文 采 用 的 是 一 种 基 于 拉 格 朗 日 方 法 的 (SPH) 流体模拟方法 [6]. 布料仿真方法主要有物理 法、几何法和 PBD 方法 . Provot [7]提出了一种基于 ller 等 [8]提出的 PBD 模型是 质点 -弹簧的模型 . Mü 将布料离散为粒子 , 该模型是将布料的内力和与 其它物体的碰撞力看作为一种约束 , 但是这种约 束容易造成布料的形变 . Kelager 等 [9] 提出了一种 改进的三角形弯曲约束解决了文献 错误 !未找到引
式 (1) 中 Ai (r ) 为需要累加的物理属性 , h 是光 滑核半径 , W 是光滑核函数 , r j 代表核半径范围 内的所有流体粒子 , j 和 m j 分别为周围粒子的密 度 和 重 量 . 通 过 (1) 式 分 别 计 算 流 体 粒 子 的 密 度 , 压力和粘度 , 将以上几项和外力代入纳维 - 斯托克 斯方程 , 根据牛顿第二定律即可求得流体粒子的 加速度 a i :
用源。 中的问题 . Mü ller 等 [10]模拟了基于 SPH 方法的流体和由 多边形网格表示的固体之间的耦合 , 然而他们的 方法计算非常耗时 , 所以很难适用于实时应用 , 因 此 Chentanez 等 [11]对他们的方法进行了扩展 , 并且 提出了一个强大流体和弹性体的耦合方法 . 对于 流体和布料之间的交互 , Du Peng 等 [12]提出了扩展 的 CCD 方法 , 他们还使用连续交叉测试来确保流 体粒子不会穿透布料 , 这种方法能够检测流体和 布料之间的碰撞 , 并使用一种基于惩罚的接触力 算法来处理碰撞 . Yang[13]提出了 SPH 和有限元法 的耦合方法 , 然而 , 这两种技术都使用基于惩罚力 的方法来计算 , 不能在边界附近正确处理流体密 度、 压力等 . Allard [14]介绍了基于图象的流体与可 变形固体之间的相互作用模型 . 文献 [3] 详细介绍 了固体边界粒子和流体粒子之间多种力的计算 . 邵绪强等 [15] 提出了一种固体边界粒子采样与动量 守恒保持位置 -速度修正方案相结合的流体和固体 的 耦 合 方 法 . 刘 世 光 等 [16] 提 出 了 一 种 各 向 异 性 Navier-Stokes 方程组模型 , 模拟了污渍在布料上 的扩散、蒸发和渗透作用 , 但是这种方法只能应用 于二维平面布料上 . 文献 [4] 将文献 [3] 中的刚体扩 展为可变形弹性体 , 为了避免流体粒子的穿透问 题 , 对边界粒子进行了实时的更新 , 但是文献 [4] 中方法虽然避免了三角面片内部 的过采样 , 但三 角形边界的过采样问题仍然无法避免 . 流体和布料之间的碰撞检测最常用的两种方 法是连续碰撞检测方法和采样方法 , 连续碰撞检 测存在的问题是对于碰撞时间的精度要求较高 , 且存在一定误差 ; 采样方法往往存在过采样的问 题 , 采样效率较低 . 针对以上问题本文提出一种新 的采样方法来处理布料与流体之间的碰撞 .
1)
(Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Ningbo Univer)
Abstract: In order to realize the collision effect between fluid and cloth, a fast sampling method for cloth boundary is proposed. Firstly, the edges and interior of the cloth triangle are analyzed and sampled during the pretreatment process. Then the forces of sampling particles and fluid particles are calculated , and the forces of the sampled particles are applied to every vertex of the cloth triangle. Finally, the location and velocity of the fluid particles and the cloth particles are updated. To make the animation more r ealistic, GPU parallel computing is used to speed up the simulation. The experimental results show that the method can realize the bidirectional coupling of fluid and cloth, can simulate the interaction between different state of the cloth and fluid e fficiently and steadily, and the method is effective and has strong applicability. Key words: smoothed particle hydrodynamics; boundary particle sampling; bidirectional coupling; GPU parallel computer 使用平滑粒子流体动力学 (Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH) 来模拟不可压缩的流体动画 是一个热门话题 , 因为这种方法可以模拟液体飞 溅等细节效果,在灾害仿真、娱乐游戏等领域具有
弹簧 -质点模型
织物的运动一般采用力学模型和能量模型进行模
Ai r A j
j
mj
j
W ri r j , h


(1)
拟 , 本文主要采用力学模型 , 力学模型能够比较逼真地 对运动进行模拟 , 在仿真过程中 , 假设粒子之间是由弹 簧进行连接的 , 质点受到由弹簧带来的弹性形变力即内 力 , 同时粒子受到外力的影响 , 主要有阻尼力、重力、 风力还有和外界物体碰撞时带来的外力 . 以上所有的力 满足牛顿第二定律 , 对于任一粒子有 :
(1968 — ), 女 , 讲师 , 主要研究方向为虚拟现实 ; 刘婷婷 (1980 — ), 女 , 博士研究生 , 讲师 , 主要研究方向为虚拟现实 ; 周 —), 男 , 硕士研究生 , 主要研究方向为计算机动画 .
2
计算机辅助设计与图形学学报
第 2*卷
广泛的应用价值 . 流体和布料的交互动画近年来 开始得到研究者们的关注 , 这项研究能够拓展流 体仿真的应用范围 , 提升虚拟现实的真实感 . 为了 提高布料和流体的仿真效率 , GPU 并行计算已经 成为动画仿真中重要的一部分 . 在创建高质量的 可变形固体和流体之间的交互动画中 , 基于物理 的模拟方法已经是不可或缺的 , 利用这些技术 , 可 以更加逼真的模拟布料和流体的交互作用 . 基于 SPH 方法的流体与布料的耦合方法包括 单向耦合 [1-2] 和双向耦合 [3]. 其耦合方法主要有基 于惩罚力的方法 , 采用直接力的方法等 . 惩罚力的 方法需要满足足够小的时间步长 ; 直接力的方法 是通过修正粒子的位置来避免穿透 , 需要一个比 较大的时间步长 . 布料耦合的一个难点是两者都 是实时运动的, 采用传统的双向耦合不能够完全避 免穿透 , 因此一种处理可变形体之间的连续碰撞 检测算法 (Continuous Collision Detection, CCD) 成 为了流体和布料之间碰撞检测的常用方法 . 同时 对布料边界采样的方法也能够很好地处理两者之 间的碰撞 . 本文改进了 Akinci 等 [4]提出的布料边界采样 方法 . 实现了流体和布料的双向耦合 , 有效地避免 了流体穿透布料 , 视觉效果比较真实 . 同时将约束 动力学 (Position Based Dynamics, PBD)和 CCD 结 合的方法与采样方法进行了对比 .
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