This paper pushes the performance of cloth simulation, making the simulation interactive even for high-resolution garment models while keeping every triangle untangled. The penetration-free guarantee is inspired by the interior point method, which converts the inequality constraints to barrier potentials. We propose a major overhaul of this modality within the projective dynamics framework by leveraging an adaptive weighting mechanism inspired by barrier formulation. This approach does not depend on the distance between mesh primitives, but on the virtual life span of a collision event and thus keeps all the vertices within feasible region. Such a non-distance barrier model allows a new way to integrate collision resolution into the simulation pipeline. Another contributor to the performance boost comes from the subspace reuse strategy. This is based on the observation that low-frequency strain propagation is near orthogonal to the deformation induced by collisions or self-collisions, often of high frequency. Subspace reuse then takes care of low-frequency residuals, while high-frequency residuals can also be effectively smoothed by GPU-based iterative solvers. We show that our method outperforms existing fast cloth simulators by at least one order while producing high-quality animations of high-resolution models.


翻译:本文显著提升了布料模拟的性能,即使对于高分辨率服装模型也能实现交互式仿真,同时确保每个三角形不发生缠绕。无穿透保证的灵感来源于内点法,该方法将不等式约束转化为势垒势能。我们在投影动力学框架内对此模式进行了重大改进,借鉴势垒公式思想设计了自适应加权机制。该方法不依赖于网格图元间的距离,而是基于碰撞事件的虚拟生命周期,从而将所有顶点保持在可行域内。这种非距离势垒模型为碰撞处理融入模拟流程提供了新途径。性能提升的另一贡献来自子空间重用策略,其基于以下观察:低频应变传播与碰撞或自碰撞(通常为高频)引发的形变近乎正交。子空间重用负责处理低频残差,而高频残差也能通过基于GPU的迭代求解器有效平滑。实验表明,本方法在生成高分辨率模型高质量动画的同时,其性能超越现有快速布料模拟器至少一个数量级。

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