Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июль 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
Моделирование ткани - это термин, используемый для моделирования ткани в компьютерной программе, обычно в контексте компьютерной 3D-графики . Основные подходы, используемые для этого, можно разделить на три основных типа: геометрический, физический и элементарный / энергетический.
Фон [ править ]
Большинство моделей ткани основано на «частицах» массы, связанных каким-то образом сеткой. Ньютоновская физика используется для моделирования каждой частицы с помощью «черного ящика», называемого физическим движком . Это предполагает использование основного закона движения (Второй закон Ньютона):
Во всех этих моделях цель состоит в том, чтобы найти положение и форму куска ткани, используя это основное уравнение и несколько других методов.
Геометрические методы [ править ]
Андре Вейл первым из них, геометрическую технику, применил в 1986 году. [1] Его работа была сосредоточена на приближении внешнего вида ткани, рассматривая ткань как набор кабелей и используя кривые гиперболического косинуса (цепной линии). Из-за этого он не подходит для динамических моделей, но очень хорошо работает для стационарного или покадрового рендеринга. [1] Этот метод создает основную форму из отдельных точек; затем он анализирует каждый набор из трех таких точек и сопоставляет с этим набором цепную кривую. Затем он берет самый низкий из каждого перекрывающегося набора и использует его для рендеринга.
Физические методы [ править ]
Второй метод рассматривает ткань как сетку частиц, связанных друг с другом пружинами. В то время как геометрический подход не учитывает растяжения, присущего тканому материалу, эта физическая модель учитывает растяжение (растяжение), жесткость и вес:
- условия эластичности (по закону Гука )
- b термины сгибаются
- g - это сила тяжести (см. Ускорение под действием силы тяжести )
Теперь мы применяем основной принцип механического равновесия, в котором все тела ищут наименьшую энергию, дифференцируя это уравнение, чтобы найти минимальную энергию.
Методы частиц / энергии [ править ]
Последний метод сложнее первых двух. Техника частиц продвигает физические методы на шаг вперед и предполагает, что у нас есть сеть частиц, взаимодействующих напрямую. Вместо пружин для определения формы ткани используются энергетические взаимодействия частиц. Используется уравнение энергии, которое дополняет следующее:
- Энергия отталкивания - это искусственный элемент, который мы добавляем, чтобы ткань не пересекалась.
- Энергия растяжения регулируется законом Гука, как и в случае с физическим методом.
- Энергия изгиба описывает жесткость ткани.
- Энергия шпалеры описывает срезание ткани (деформация в плоскости ткани).
- Энергия гравитации основана на ускорении свободного падения.
К этому уравнению можно добавить члены для энергии, добавляемой любым источником, а затем вывести и найти минимумы, которые обобщают нашу модель. Это позволяет моделировать поведение ткани при любых обстоятельствах, а поскольку ткань рассматривается как набор частиц, ее поведение можно описать с помощью динамики, предоставляемой нашим физическим движком.
См. Также [ править ]
- Динамика мягкого тела
- Классическая механика
- Физический движок
- Динамика жесткого тела
- Метод растянутой сетки
Внешние ссылки [ править ]
- Моделирование ткани Кристофером Бабичем
- Vegas Vultur от Vegas Vultur
Примечания [ править ]
- ^ a b Учебник по моделированию ткани