基于离散弹性棒模型显隐式混合方法的毛发模拟
Efficient hair simulation based on implicit-explicit of discrete elastic rod
1. 四川大学 计算机学院, 成都 610065
2. 四川大学 视觉合成图形图像技术国家重点学科实验室, 成都 610065
摘要
在毛发的物理模拟领域，离散弹性棒模型是一种模拟毛发弯曲、扭曲动态细节的主流模型。但现有的单步高斯牛顿隐式积分器需要求解带宽为10 的线性系统，性能受限，难以满足实时应用需求。针对该问题，提出一种隐式-显式混合(Implicit-Explicit以下简称IMEX) 求解器，通过把原隐式线性系统中的角度-位置交叉项显式化，将原系统分解为一个五对角块状带状子系统和三对角带状子系统，分别采用块状五对角追赶法和托马斯算法求解。针对传统块追赶法中显式求逆带来的误差过大的问题，采用局部Cholesky 分解替代显式求逆加以改进。针对IMEX 方法的显式化操作带来的模拟不稳定的问题，引入外迭代稳定化以保持大时间步长下的稳定模拟。实验结果表明，在真实毛发参数下，使用 500 根引导发进行模拟，此方法的模拟性能提升了 79.26%，同时能够在 6ms 的步长下稳定模拟。
基金项目
国家重点研发计划(2024YFF0907500)
出版信息
DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2025.12.0541
出版期卷: 《计算机应用研究》 优先出版, 2026年第43卷 第10期
发布历史
[2026-07-03] 优先出版
引用本文
李鑫, 张建伟, 李辉. 基于离散弹性棒模型显隐式混合方法的毛发模拟 [J]. 计算机应用研究, 2026, 43 (10). (2026-07-30). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2025.12.0541. (Li Xin, Zhang Jianwei, Li Hui. Efficient hair simulation based on implicit-explicit of discrete elastic rod [J]. Application Research of Computers, 2026, 43 (10). (2026-07-30). https://doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2025.12.0541. )
关于期刊
- 计算机应用研究 月刊
- Application Research of Computers
-
刊号
ISSN 1001-3695
CN 51-1196/TP
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