《基於高性能求解的三維真實感織物模擬引擎研究》是依託北京大學，由陳玉君擔任負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於高性能求解的三維真實感織物模擬引擎研究
- 項目負責人：陳玉君
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於物理模型的三維織物模擬引擎，是三維動畫、服裝CAD試衣模組的基礎關鍵性研究。由於織物的大變形和服裝材料屬性，需要力學、科學計算、藝術等多方面知識，使其有深度的交叉學科。本項目針對模擬引擎中屈曲（褶皺產生過程），動態碰撞處理，高性能求解計算等模擬引擎的關鍵問題進行研究。通過能量準則和質量矩陣約束方法獲得屈曲過程，從而可以構建具有理論依據的褶皺形成過程。採用結合稀疏矩陣求解器的隱式碰撞處理來解決服裝的大規模碰撞問題，將檢測到的碰撞採用全局方式加入隱式方程，而不是傳統的局部回響方程。採用並行化方法，結合稀疏矩陣求解器進行研究，從而解決阻礙大規模套用的根本效率問題。深入探索新型無格線模型布類的模擬，加強真實感。本研究可以為解決當前三維服裝動畫效果僵硬以及三維服裝CAD的真實感試衣到虛擬服裝展示中最有難度的問題提供新方法和理論依據，促進三維原創動畫發展和中國傳統服裝行業信息化進程。
結題摘要
課題研究按照項目計畫書中的研究計畫順利開展基於物理模型的三維真實感仿真研究。同時根據最近兩年的科研動態，特別研究了在特殊環境下，例如在如何模擬潮濕環境下的布類問題。課題取得了較好的研究成果，發布了相關論文和授權專利。 在課題實施過程中提出了在有水的情況下的真實感服裝的模擬算法，使其適用於織物與皮膚接觸回響算法，能夠產生具有真實感的褶皺和屈曲。 方法結合了以下的三種新型模型：（1）能夠改變織物質點的液體滲透模型。（2）一種結合實際織物屬性的非線性碰撞摩擦模型。（3）一種基於擾動敏感理論的褶皺模型。 與以往的特殊情況下的織物模擬模型，特別是潮濕織物模擬方法相比，我們的方法在織物屬性中使用了真實的織物數據作為支持，因此使用我們方法模擬的織物可以與真實織物的模擬相媲美。此外，本課題提出了一種特殊的服裝-皮膚碰撞解除模型。實驗結果也反映了本課題方法的真實性。 課題中的無格線模擬方法獲得了專利授權。研究中服裝模擬以及身材相關的方法，被套用到實際軟體中。 發表的論文中，比較突出的是在SCI檢索期刊the Visual Computer上。在2012年6月參加了在英國舉行的計算機圖形領域的(Computer Graphics International)CGI會議（入選最佳30篇論文），並在大會第一天報告了研究成果，取得了專家的一致認可。同時，也參與了英文著作Interactive Virtual Human的Cloth Simulation章節的內容撰寫。 在研究的基礎上，也注重了產學研合作和科技成果的轉化，積極與企業合作進行研發。2012年獲得了2項專利授權和三項軟體著作權。在2012年3月參加了在美國舉行的遊戲開發者全球大會，探索將研究成果的產業化套用。在研究成果的基礎上，探索將研究成果結合雲計算和移動網際網路環境，進行更深入的研發。領導開發了基於移動智慧型終端的軟體套用，結合雲計算與3D仿真，開發計算引擎。套用課題技術，與合作單位的套用產品登入了蘋果App官方市場，並在上線的第一天就取得了新品榜的第一名。 人才培養方面，在本課題實施過程中，培養了多名研究生。在國際合作方面，2011年同時本課題與國際上研究這個領域的專家瑞士日內瓦大學的Nadia Magnanet-Thalmann進行合作。
