大規(guī)模場景中剛體破壞實(shí)時(shí)模擬研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為數(shù)字媒體技術(shù)的核心，隨著近年來計(jì)算機(jī)硬件性能的提升和虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的強(qiáng)大需求，日趨成為了工程界、學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。數(shù)字游戲、影視動(dòng)畫等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對高真實(shí)感、沉浸感計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的需求也日益增大，同時(shí)要求計(jì)算機(jī)動(dòng)畫能夠模擬諸多更加復(fù)雜的物理現(xiàn)象。使用計(jì)算機(jī)來模擬現(xiàn)實(shí)世界中紛繁復(fù)雜的物理現(xiàn)象一直以來都是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而諸多產(chǎn)業(yè)界對計(jì)算機(jī)動(dòng)畫的需求也與日俱增，其中尤以電子游戲產(chǎn)業(yè)最為突出。
　　實(shí)時(shí)剛體

2、的破壞現(xiàn)象模擬在圖形學(xué)的研究以及虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中扮演著重要的角色。然而由于剛體破碎現(xiàn)象的高自由度、復(fù)雜的物理規(guī)律，為模擬破壞現(xiàn)象帶來一定的難度。剛體破碎的現(xiàn)象具有較大的自由度，若采用傳統(tǒng)的，使用一個(gè)固定過程來對破壞現(xiàn)象描述，將需要龐大的數(shù)據(jù)量，且無法實(shí)現(xiàn)破壞的交互。而由于破碎現(xiàn)象復(fù)雜的物理規(guī)律，在采用基于物理的方法進(jìn)行模擬時(shí)，要到達(dá)精確、逼真的模擬效果，常常需要以犧牲實(shí)時(shí)性為代價(jià)，因而如何解決真實(shí)性與實(shí)時(shí)性之間的矛盾一直是圖形學(xué)領(lǐng)域長期

3、探討的問題。
　　本文以研究實(shí)時(shí)剛體斷裂為目標(biāo)，在基于物理模擬的思想上進(jìn)行了如下工作：第一，對已有多種模擬破壞的算法進(jìn)行了全面和深入的分析，總結(jié)各種算法已經(jīng)達(dá)到的效果和存在的問題；第二，針對核心問題，提出了基于物理實(shí)時(shí)模擬剛體碎裂的改進(jìn)算法；第三，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)剛體破壞算法，將算法的結(jié)果進(jìn)行了比較分析，并對進(jìn)一步的工作進(jìn)行展望。
　　本文進(jìn)行的主要工作和研究成果包括：
　　1、采用四面體逼近實(shí)體模型的方法，將可破壞物體建模