基于物理建模的可變形體碰撞算法研究.pdf

1、近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，虛擬環(huán)境中物體的真實(shí)形變?cè)卺t(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、電影動(dòng)畫，游戲場(chǎng)景，以及機(jī)械領(lǐng)域的虛擬加工和裝配等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。可變形體在虛擬環(huán)境中與其他物體的交互模擬仿真也是各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。對(duì)可變形體物理形態(tài)的研究是一個(gè)跨學(xué)科領(lǐng)域的研究課題，它包括計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的應(yīng)用?；谖锢淼目勺冃误w仿真給人們提供更加逼真的虛擬體驗(yàn)感，具有廣闊的應(yīng)用空間。
　　對(duì)于可變形體物理形態(tài)的算法研究首

2、先需要對(duì)其進(jìn)行物理建模，本文在比較了學(xué)界常用的幾種物理建模方法之后，根據(jù)問(wèn)題的規(guī)模以及效率問(wèn)題選擇了質(zhì)點(diǎn)彈簧模型作為建模方法，在分析其動(dòng)力學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)之上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。對(duì)于質(zhì)點(diǎn)彈簧模型中可能出現(xiàn)的過(guò)度拉伸問(wèn)題，本文對(duì)其進(jìn)行了位置修正。并且在對(duì)質(zhì)點(diǎn)彈簧模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的過(guò)程中，為了提高效率，提出了一種改變步長(zhǎng)的數(shù)值計(jì)算方法，在不妨礙建模效果的情況下對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化處理。
　　在可變形體的仿真運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，可變形體會(huì)受到各種力的作用。

3、在這些外力的作用下，可變形體會(huì)發(fā)生一定軌跡的運(yùn)動(dòng)，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中常常產(chǎn)生與其他物體的交互作用，因此在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)地對(duì)其進(jìn)行碰撞檢測(cè)。碰撞檢測(cè)的效率問(wèn)題通常在系統(tǒng)中決定了系統(tǒng)的整體計(jì)算效率。目前，對(duì)剛體的碰撞檢測(cè)已有相當(dāng)成熟的算法，但是對(duì)于可變形體的碰撞檢測(cè)問(wèn)題研究較少?，F(xiàn)存的碰撞檢測(cè)算法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，本文選擇了構(gòu)造簡(jiǎn)單且易于更新的AABB層次包圍盒方法。并且在碰撞檢測(cè)過(guò)程中分階段進(jìn)行碰撞檢測(cè)，有效地提高了運(yùn)行效率，達(dá)到實(shí)時(shí)性的要