Fraunhofer-Gesellschaft

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Adaptive Netze zur physikalisch basierten Animation von Bekleidung

 
: Feyerer, M.
: Groch, W.-D.; Fuhrmann, A.

Darmstadt, 2003, 102 pp.
Darmstadt, FH, Dipl.-Arb., 2003
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
physically based modeling; animation; cloth simulation; subdivision; mesh simplification

Abstract
Die Simulation der Bekleidung von virtuellen Charakteren ist seit längerem ein zentrales Thema im Bereich der Computergraphik. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Simulationsmodell basierend auf adaptiven Netzen entworfen. Hierfür wurden verschiedene existierende wissenschaftliche Ansätze (Subdivisionsverfahren) auf ihre Verwendbarkeit hin untersucht. Zwei der analysierten Verfahren, das Loop Schema und das Sqrt3 Schema, sind hierbei für den weiteren Verlauf in Betracht gezogen worden. Es folgte die Entwicklung einer Datenstruktur, welche eine einfache Navigation durch ein trianguliertes Netz in verschiedenen Verfeinerungstiefen ermöglicht. Als Basis hierfür diente die Halbkantendatenstruktur. Die Umsetzung dieser Arbeit erfolgte in drei Schritten. Als erstes wurde die Datenstruktur auf starre triangulierte Netze angewandt. Danach erfolgte die Einbindung in ein sich bewegendes System und zum Schluss die Implementierung in ein Masse-Feder-System. Als Grundlage für das prototypische Masse-Feder-System diente hierfür die am Fraunhofer Institut vorhandene Simulation. Das aus diesem Entwicklungsprozess entstandene Modul ermöglicht eine Adaption der Auflösung der Struktur eines sich bewegenden Stück Stoffes. Hierbei wird die Struktur des Stoffes für eine akkurate Darstellung an den benötigten Stellen verfeinert und an anderen Stellen vergröbert, falls eine bestehende Verfeinerung wieder aufgehoben werden muss. Zur Ermittlung der an verschiedenen Stellen erforderlichen Adaption sind spezielle Kriterien entwickelt worden. Die Verwaltung aller benötigten Objekte erfolgt über geeignete Datenstrukturen, welche einen schnellen Zugriff auf diese Objekte ermöglichen. Abschließend folgten verschiedene Tests, in denen beide Subdivisionsverfahren miteinander verglichen wurden. Es stellte sich heraus, dass das Sqrt3 Schema für die adaptive Visualisierung von Bekleidung besser geeignet ist als das Loop Schema. In weiteren Tests wurde das Sqrt3 Schema mit der bereits vorhandenen statischen Simulation verglichen. Darin wurde gezeigt, dass das adaptive Netz ein Bekleidungsstück mit weniger Punkten und Dreiecken ebenso akkurat darstellen kann wie ein statisches Netz und bei gleicher Anzahl von Punkten und Dreiecken wird eine noch detailliertere Darstellung möglich.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-17569.html