利用小微粒動力學來模擬軟性物體的運動

Abstract

軟性物體(soft objects)具有易分裂，可塑性高和不特定外形的特性，諸如：岩漿， , 泥巴, 黏土，機油以及黏稠性大液體，都可謂之軟性物體。由於它們的外形常隨著 外在環境影響而改變，很難準確地預估動態中的軟性物體每一部份的位置，所以到目 前為止還沒有一種令人滿意的方法，可以有效且正確地模擬軟性物體的運動。 藉由描述軟性物體內部的交互作用力，小微粒動力學(Glo-bular Dynamics)是一種有 效的模擬軟性物體的方法。這些交互作用力包括吸引力的排斥力。妥善地安排小微粒 之間吸引力和排斥力的關係，便能表現軟性物體的各種特性。然而小微粒動力學需要 一套復雜的數學公式來作計算，在速度上尚不符合要求。在本文中我們提出一種對小 微粒動力學作簡化，趨近的方法來模擬軟性物體的運動，增快計算速度，以期達到在 電腦螢幕即時動態模擬的效果。 除此之外，我們使用一種改良的空間場函數(space func-tion) 來表現物體的外觀。 在不同的場合給予軟性物體不同的空間場函數，然後在物體的外圍尋找一函數分界值 (Threshold) 作為物體的表面。最後，我們利用三度空間的晶格(Grid)結構將此表面 加以分割，成為許多小三角形。如此便能表現軟性物體在不同的環境下所具有的特殊 的外形。