3D Gaussian Splatting (3DGS) has emerged as a prominent 3D representation for high-fidelity and real-time rendering. Prior work has coupled physics simulation with Gaussians, but predominantly targets soft, deformable materials, leaving brittle fracture largely unresolved. This stems from two key obstacles: the lack of volumetric interiors with coherent textures in GS representation, and the absence of fracture-aware simulation methods for Gaussians. To address these challenges, we introduce GaussianFluent, a unified framework for realistic simulation and rendering of dynamic object states. First, it synthesizes photorealistic interiors by densifying internal Gaussians guided by generative models. Second, it integrates an optimized Continuum Damage Material Point Method (CD-MPM) to enable brittle fracture simulation at remarkably high speed. Our approach handles complex scenarios including mixed-material objects and multi-stage fracture propagation, achieving results infeasible with previous methods. Experiments clearly demonstrate GaussianFluent's capability for photo-realistic, real-time rendering with structurally consistent interiors, highlighting its potential for downstream application, such as VR and Robotics.


翻译:三维高斯溅射(3DGS)已成为实现高保真度与实时渲染的重要三维表示方法。先前研究已将物理模拟与高斯表示相结合,但主要针对柔软可变形材质,脆性断裂问题在很大程度上尚未解决。这源于两个关键障碍:GS表示中缺乏具有连贯纹理的体素化内部结构,以及缺少面向高斯表示的断裂感知模拟方法。为解决这些挑战,我们提出了GaussianFluent——一个用于动态物体状态逼真模拟与渲染的统一框架。首先,它通过生成模型引导的内部高斯致密化技术合成具有照片级真实感的内部结构。其次,它集成了优化的连续介质损伤物质点法(CD-MPM),能以极高速度实现脆性断裂模拟。我们的方法能处理包括混合材质物体和多阶段断裂传播在内的复杂场景,实现了以往方法难以达成的效果。实验清晰证明了GaussianFluent在保持结构一致性内部结构的同时,实现照片级真实感实时渲染的能力,凸显了其在虚拟现实与机器人学等下游应用中的潜力。

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