Unified Particle Simulations and Interactions in Computer Animation (Geünificeerde partikel simulaties en interacties in computer animatie)

Modelleer- en animatiesoftware is de laatste jaren steeds uitgebreider g eworden en biedt nu de beste algoritmes om onze echte wereld na te boots en. Eén klasse van deze algoritmes zijn de fysisch gebaseerde methodes w aarmee echte fenomenen gesimuleerd kunnen worden. Deze thesis behandelt zulke algoritmen voor de simulatie van vloeistoffe n en de dynamiek van voorwerpen. We concentreren ons specifiek op de ond erlinge interacties tussen vloeistoffen en voorwerpen. Bestaande systeme n simuleren typisch enkel de interactie van vloeistoffen met de vorm van voorwerpen. Hierdoor behandelen ze het materiaal van het voorwerp als v olledig ondoordringbaar. Nochtans zijn veel voorwerpen gemaakt uit poreu ze materialen zoals spons of kledingweefsel, waardoor ze vloeistoffen ku nnen absorberen en door hun poriën laten stromen. Dit zal daarbij hun fy sisch gedrag beïnvloeden. In dit werk stellen we een nieuw simulatie algoritme voor poreuze stromi ng doorheen een brede variëteit van vloeistofabsorberende voorwerpen en granulaire materialen voor. We introduceren de fysische principes van po reuze stroming, uitgedrukt door de wet van Darcy, in een Smoothed Partic le Hydrodynamics raamwerk. Hierdoor maken we vloeistofabsorptie en vloei stofstroming doorheen het poreus materiaal mogelijk. We tonen hoe secund aire effecten van de geabsorbeerde vloeistof op het poreus materiaal aan gebracht kunnen worden in bestaande partikel-gebaseerde SPH systemen voo r de simulatie van rigide en vervormbare voorwerpen, kleding en zand. Di t resulteert in de animatie van nieuwe effecten zoals veranderingen in m assa en drijfvermogen, materiaalverzwakkingen, klevende natte kleding, v ochtige zandsculpturen en het vormen van modder. Om het nieuwe algoritme voor poreuze stroming te illustreren bouwen we e en uitgebreid partikel gebaseerd raamwerk. We implementeren niet alleen bestaande algoritmes voor de simulatie van vloeistoffen en rigide en ela stische voorwerpen in één uniform raamwerk, maar creëren ook nieuwe simulatiemodellen voor kledingstof en zand op dezelfde uniforme manier. We presenteren ook een software architectuur voor zo'n uniform SPH syst eem zodat we een stevige basis voor partikel simulaties en interacties v erkrijgen. Tijdens het ontwerp van deze simulatiemodellen gaven we zowel aandacht a an de fysische aspecten als aan de creativiteit van de animator. Het res ultaat is een fysisch gebaseerd animatiepakket waarin flexibiliteit geco mbineerd wordt met solide simulatie tools. Daarom word ook elk van de vo orgestelde simulatie algoritmes geïllustreerd met meerdere korte compute r animaties waarin de specifieke nieuwe effecten getoond worden.

Jaar van publicatie:2009

Toegankelijkheid:Open