麻省理工学院开发出具有真实物理体积的 3D 模型格式

麻省理工学院开发出具有真实物理体积的 3D 模型格式

IT资讯 2023-06-02 10:34:02 1年以前

IT酷哥 5 月 24 日消息,麻省理工学院的研究人员开发了一种具有真实物理体积的模型格式,通过将 3D 形状从体积映射到体积,而不是表面到表面,以令 3D 模型在受力时面能与显示一致呈现出扭曲挤压的效果。

在此前计算机图形学和计算机辅助设计中,三维物体通常由其外表面的轮廓呈现。(IT酷哥注:当下所有模型都是由许多个面组成的结构),而不包括模型内部的实际体积碰撞箱。这种建模格式是以往技术沉淀的结果,可以以更高的效率存储和呈现具备高多边形的模型。

▲ IT酷哥进行的模型演示示意:当下模型都是由许多个面组成的,模型本身与实际物理无关,因此游戏中的穿模现象也是这一原因

但此类模型因缺乏内部体积碰撞箱(IT酷哥注:此类模型必须绑定模型骨骼才能正常做出动画),因此在操作时也有所局限,例如对于一个没有绑定骨骼的人物模型,在移动人物模型的手脚时,实际上是只能移动构成这些手脚的面或节点,而非能够像看起来一样直接控制充满骨骼、肌腱和肌肉的手脚运动,因此无法与现实中一样直接让手脚摆出各种形状。

而动画方面,在使用这些模型开发映射算法时,这些差异尤其成问题,因为映射算法可以自动找到不同形状之间的关系,但需要更高的成本来创建出全身绑定极度精细骨骼的模型,对预算造成更多的负担。

▲图源 mit.edu

这项技术直接将模型整体形状及质量打包在一个四面体网格中,以更有效地模拟物体的精细部分,而非传统模型“实际上是由许多个面组成的结构”(并需要绑定骨骼才能实现类似物理运动效果)。因此可避免模型模拟受力时只是单纯的外部“许多个面”变形。

该技术在视觉计算、计算制造和工程等许多图形应用领域中都相当有用,例如将先前动画的 3D 角色的运动转移到新的 3D 模型或扫描上。相同的算法可以将纹理、注释和物理属性从一个 3D 形状转移到另一个 3D 形状。

“从表面切换到体积会使橡胶手套延伸到整个手上。我们的方法使几何映射更接近物理现实,“电气工程和计算机科学(EECS)研究生 Mazdak Abulnaga 说,他是这种映射技术论文的主要作者。

与 Abulnaga 一起发表论文的是前麻省理工学院博士后 Oded Stein,他现在在南加州大学任教;Polina Golland 是 EECS 的 Sunlin 和 Priscilla Chou 教授,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的首席研究员,医学视觉小组的负责人;以及 Justin Solomon,EECS 副教授和 CSAIL 几何数据处理组组长。这项研究将在 ACM SIGGRAPH 会议上发表。

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