Modelování látek - Cloth modeling - Wikipedia

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Látkové modelování"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Červenec 2020) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Přehrát média

Simulace látky v Mixér s cykly.

Hadřík je tkaná nebo plstěná látka vyrobená z vlny, bavlny nebo podobného vlákna. Modelování látek je termín používaný pro simulaci látky v počítačovém programu, obvykle v kontextu 3D počítačová grafika. Hlavní použité přístupy lze rozdělit do tří základních typů: geometrické, fyzikální a částice / energie.

Pozadí

Většina modelů látek je založena na „částicích“ hmoty spojených nějakým způsobem ze sítě. Newtonova fyzika se používá k modelování každé částice pomocí „černé skříňky“ zvané a fyzikální engine. To zahrnuje použití základního zákona pohybu (Newtonův druhý zákon):

${ displaystyle { vec {F}} = m { vec {a}}}$

Ve všech těchto modelech je cílem najít polohu a tvar kusu látky pomocí této základní rovnice a několika dalších metod.

Geometrické metody

André Weil propagoval první z nich, geometrickou techniku, v roce 1986.^[1] Jeho práce byla zaměřena na přiblížení vzhledu látky zpracováním látky jako kolekce kabelů a použitím Hyperbolický kosinus (trolejové) křivky. Z tohoto důvodu není vhodný pro dynamické modely, ale funguje velmi dobře pro stacionární nebo jednokanálové vykreslování.^[1] Tato technika vytváří základní tvar z jednotlivých bodů; poté analyzuje každou sadu tří z těchto bodů a mapuje křivku trolejového vedení k této sadě. Pak vezme nejnižší z každé překrývající se sady a použije ji pro vykreslení.

Fyzikální metody

Druhá technika zachází s látkou jako s mřížkou částic, které jsou navzájem spojeny pružinami. Zatímco geometrický přístup nepředstavoval žádný ze inherentního roztažení tkaného materiálu, tento fyzický model zohledňuje roztažení (napětí), tuhost a hmotnost:

${ displaystyle E (Částice_ {i, j}) = k_ {s} E_ {s, i, j} + k_ {b} E_ {b, i, j} + k_ {g} E_ {g, i, j }}$

• s termíny jsou pružnost (podle Hookeův zákon )
• b termíny se ohýbají
• g termíny jsou gravitace (viz Zrychlení v důsledku gravitace )

Nyní aplikujeme základní princip mechanická rovnováha ve kterém všechna těla hledají nejnižší energii diferenciací této rovnice, aby našli minimální energii.

Metody částic / energie

Poslední metoda je složitější než první dvě. Technika částice posouvá fyzikální metody o krok dále a předpokládá, že máme síť částic interagujících přímo. Spíše než pružiny se k určení tvaru látky používají energetické interakce částic. Používá se energetická rovnice, která doplňuje následující:

${ displaystyle U_ {Total} = U_ {Repel} + U_ {Stretch} + U_ {Bend} + U_ {Trellis} + U_ {Gravity}}$

• Energie odpuzování je umělý prvek, který přidáváme, abychom zabránili protínání látky.
• Energie protahování se řídí Hookeův zákon jako u fyzikální metody.
• Energie ohybu popisuje tuhost tkaniny
• Energie mřížování popisuje střih látky (zkreslení v rovině látky)
• Energie gravitace je založena na gravitační zrychlení

Do této rovnice lze přidat výrazy pro energii přidanou jakýmkoli zdrojem, poté odvodit a najít minima, která zobecní náš model. To umožňuje modelovat chování látky za jakýchkoli okolností, a protože látka je považována za kolekci částic, lze její chování popsat pomocí dynamiky poskytované v našem fyzikálním motoru.

Viz také

• Dynamika měkkého těla
• Klasická mechanika
• Fyzikální engine
• Dynamika tuhého těla
• Metoda natažené mřížky

externí odkazy

• Modelování látek autor: Kristopher Babic

Poznámky