Strona główna Fizyka i Mechanika Symulacja tkaniny

🧣 Symulacja tkaniny

Fizyczna tkanina w modelu masa-sprężyna z wiatrem i kolizją ze sferą. Przeciągaj punkty myszą.

Fizyka i Mechanika3DŚredni60 FPS
cloth ↗ Otwórz osobno
Interfejs samej symulacji jest w języku angielskim.

Podobne symulacje

O tej symulacji

Ta symulacja modeluje kawałek tkaniny jako sieć masa-sprężyna: siatkę 30 na 24 punktów masowych połączonych sprężynami, które przeciwdziałają rozciąganiu, ścinaniu i zginaniu. Tkanina zwisa z drążka i jest aktualizowana w czasie za pomocą całkowania Verleta, które wyznacza prędkość na podstawie różnicy między obecną a poprzednią pozycją węzła. Po każdym kroku więzy sprężyn są relaksowane w dwunastu iteracjach, podczas gdy wiatr i poruszająca się sfera nadają tkaninie realistyczne fałdy i draperie w czasie rzeczywistym.

🔬 Co pokazuje

Solver tkaniny masa-sprężyna oparty na pozycjach. Trzy rodziny sprężyn — sąsiedzi strukturalni, przekątne ścinające oraz połączenia zginające dwie komórki dalej — utrzymują siatkę w całości. Całkowanie Verleta przesuwa każdy węzeł, więzy są iteracyjnie relaksowane w kierunku ich długości spoczynkowej, a węzły wchodzące w sferę są rzutowane z powrotem na jej powierzchnię.

🎮 Jak używać

Suwaki ustalają grawitację, wiatr X, wiatr Z, sztywność sprężyn, tłumienie i promień sfery kolizyjnej. Kliknij lewym przyciskiem i przeciągnij węzeł tkaniny, aby pociągnąć materiał; przeciąganie prawym przyciskiem obraca kamerę, a przewijanie przybliża widok. Reset odbudowuje tkaninę, a Freeze wstrzymuje fizykę.

💡 Czy wiesz, że?

Model tkaniny masa-sprężyna spopularyzował Xavier Provot w 1995 roku, dodając ograniczenia „superelastyczności", dzięki którym materiał nie mógł rozciągać się nierealistycznie mocno — sztuczka wciąż stosowana we współczesnych silnikach gier.

Najczęściej zadawane pytania

Czym jest symulacja tkaniny masa-sprężyna?

Przedstawia materiał jako siatkę punktów masowych połączonych sprężynami. Tutaj siatka 30 na 24 węzłów jest połączona sprężynami strukturalnymi, ścinającymi i zginającymi, które przeciwdziałają rozciąganiu, ścinaniu i składaniu. Zbiorowe zachowanie tych sprężyn tworzy zmarszczki, fałdy i draperię, które widać, bez modelowania tkaniny jako materiału ciągłego.

Jak symulacja porusza tkaniną w każdej klatce?

Wykorzystuje całkowanie Verleta. Każdy węzeł przechowuje swoją obecną i poprzednią pozycję, a prędkość jest wyznaczana z różnicy między nimi. Dodawane jest przyspieszenie od grawitacji i wiatru, a następnie dwanaście przebiegów relaksacji więzów przesuwa połączone węzły z powrotem w stronę ich długości spoczynkowej. Klatka jest podzielona na pięć podkroków fizyki dla stabilności.

Co kontrolują suwaki?

Grawitacja ustala siłę ciągnącą w dół działającą na każdy węzeł, natomiast Wiatr X i Wiatr Z stosują siłę poziomą z wbudowaną turbulencją. Sztywność kontroluje, jak mocno sprężyny opierają się rozciąganiu, Tłumienie ustala, ile energii jest tracone w każdym kroku, a Promień sfery zmienia rozmiar poruszającej się kuli kolizyjnej, na której układa się tkanina.

Czy symulacja jest fizycznie dokładna?

Jest to wiarygodne przybliżenie, a nie dokładny model. Modele masa-sprężyna oddają jakościowy wygląd draperii i powiewającej tkaniny i są szeroko stosowane w grach i filmie, ale nie odtwarzają prawdziwej sztywności materiału tak, jak metody elementów skończonych. Parametry są dobrane pod kątem stabilnego, atrakcyjnego ruchu, a nie zmierzonych jednostek fizycznych.

Dlaczego w każdym kroku potrzeba kilku iteracji więzów?

Skorygowanie jednej sprężyny może naruszyć jej sąsiadów, ponieważ węzły są współdzielone. Wielokrotna relaksacja więzów — tutaj dwanaście razy na krok — pozwala korektom rozprzestrzenić się przez siatkę, tak aby cały arkusz zbiegał się do spójnego kształtu. Więcej iteracji daje sztywniejszą, mniej rozciągliwą tkaninę kosztem dodatkowych obliczeń.