计算机图形学揭秘（一）——Pixar 在衣物模拟上的研究

鼯鼠

    5年前，衣物的动态模拟对于动画工作室来说还是一个新鲜事物。而现今，
他是每个工作室必备的项目。在动画中，合理衣物飘动是人们已经解决的问题
，但对于衣物之间的碰撞和接触仍没有很好的办法，衣物的自交叉时常发生。

    好的衣物模拟应该能够很好的模拟衣物和人物以及衣物和衣物本身的各
种碰撞情况。衣物和人物之间的碰撞和接触较容易实现，因为模拟软件很容易
判断衣物的点是否在人物内部，如果点在人物的内部，则模拟软件会将它们分
开。然而，衣物和衣物本身之间的碰撞就很难判断。如果衣物与其本身产生了
交叉情况，模拟软件很难立刻判别一个点是否在错误的表面出现。

对于衣物本身的交叉问题，前人大都应用history的方法来解决。即如果
一个节点或顶点被模拟软件判断为在衣物的正确一侧时，那么他的父节点或顶
点也将被判断为在正确的位置上。这个方法的最大缺点在于，如果模拟软件判
断错误，将一个在错误位置上的顶点错判为位置无误的话，那么它将永远被
当作正确的顶点保持下去，并会影响到以后的顶点位置，导致其后的一系列错
误。

    在今年的SIGGRAPH 2003上，PIXAR就提出了衣物自交叉新的解决方案。在
其论文“Untangling Cloth”中提出了一套新的算法来解决以前的history方法所
不能解决的难题。这套算法叫做GIA(全局交叉分析global intersection
analysis)。

    GIA全局交叉分析先要找到衣物交叉时所产生的交叉线（交线）
    如图a所示，当两个表面相交时两个表面交叉处会出现交线（红色）。

情况1：交线是两个完整闭合曲线，可代表衣物与人物的重叠交叉；

情况2：交线是一条完整闭合曲线，打开后为分离成两条完整闭合曲线，
       可代表衣物自交叉；

情况3：交线是一条完整闭合曲线，打开后仍为一条完整闭合曲线，
       可代表一支极度弯曲的手臂。

momotea

太棒了~~~~~~~~~~~~~~~~
不知道国内有没有团队或者研究院也在做同样的研究工作，中国的CG动画产业什么时候才能走到“路上”呀~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

鼯鼠

呵呵，想知道这个阿
这两天多看看CG语言区吧，我搞些资料或来

鼯鼠

在分析了交线情况后，只需对每种情况进行处理就可将衣物交叉的错误
纠正过来。

下面是一个应用GIA算法的例子。
第一幅图为未使用GIA时衣物的自交叉现象。
第二幅图为使用GIA后的情况，衣物恢复正确状态。


本文及全部图片来自Pixar的论文“Untangling Cloth”。
作者：David Baraff AndrewWitkin Michael Kass
其中第二作者Andrew Witkin曾经应邀出席CGer中国节2002，并作精彩演讲。
   


向所有为CG事业做出贡献的计算机图形学研究者们致敬！

鼯鼠

有,不过很烂~~~~
我见过自动生成3D地图的部分,贴图错误#$@#$#$

momotea

hahahhahaah~~~~~~~~~~~~~对了鼯鼠～～～～～～ＯＰＥＮＧＬ技术具体怎么讲？是语言吗？