《融合幾何信息的多尺度流體動畫建模方法研究》是依託山東師範大學，由張桂娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：融合幾何信息的多尺度流體動畫建模方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張桂娟
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
動漫製作中涉及到大量的流體動畫特效如水、煙、火等。視覺逼真性是這些流體特效的基本追求。視覺逼真的多尺度流體模擬一直是困擾流體動畫研究領域的難題。.本課題將幾何模型與物理模型相結合，通過融合幾何信息的方式研究多尺度流體動畫建模新方法。我們以液態流體為例開展研究。具體內容包括，研究流體中幾何信息的提取與表達方法，為幾何建模提供具有多尺度特徵的數據結構。研究多尺度幾何建模方法，實現多尺度細節的視覺表達。研究幾何模型與物理模型的耦合方法，實現多尺度細節的運動。本課題的開展將為流體動畫提供視覺逼真性好、計算高效、易於實現和可擴展的多尺度建模新方法，實現多尺度流體細節的模擬，最終生成視覺逼真的流體動畫。同時，該方法還為數字娛樂領域中自然現象的多尺度仿真提供思路和基礎。
結題摘要
動漫製作中涉及到大量的流體動畫特效如水、煙、火等。視覺逼真性是這些流體特效的基本追求。視覺逼真的流體模擬一直是困擾流體動畫研究領域的難題。目前的多尺度流體動畫細節表示都是基於多個物理模型，通過它們之間的相互耦合實現多尺度流體模擬，然而卻存在計算代價高、數值耗散大等問題。本課題從融合幾何信息的角度出發，對多尺度細節的流體動畫的建模問題進行了深入研究。首先，在多尺度建模方面，研究了耦合幾何特徵的高精度流體動畫建模方法，通過利用不同流體細節如水面和水花之間的相關性提高計算效率和計算精度； 研究了基於SPH模型的多分辨流體動畫建模方法，通過協同考慮流體計算及表面構建兩個關鍵因素有效生成流體運動的多解析度細節；研究了大尺度液體表面模擬生物污染物蔓延的方法，通過建立基於LevelSet的生物蔓延運動模型模擬大尺度液體表面上的蔓延細節；其次，在多尺度表面的表達方面，研究了一種基於谷脊線特徵的表面簡化方法，通過表面上的谷脊線獲取重要性幾何特徵從而實現對表面的簡化，可有效提高流體動畫的渲染效率。最後，在多尺度流體動畫的控制方面，研究了基於幾何特徵的流體動畫控制模型與方法，通過構建時變幾何分區、設計異構控制模型並耦合高精度物理模型，使得在保持流體角色形狀的同時產生豐富的流體細節。
