भौतिकी-आधारित सिमुलेशन

भौतिकी-आधारित सिमुलेशन कठोर पिंडों, विरूपण योग्य वस्तुओं, कपड़े और तरल पदार्थों को नियंत्रित करने वाले समीकरणों को संख्यात्मक रूप से हल करके गति उत्पन्न करता है, जिससे स्वचालित रूप से भौतिक रूप से प्रशंसनीय व्यवहार उत्पन्न होता है।

Definition

भौतिकी-आधारित सिमुलेशन एक दृश्य में वस्तुओं के लिए यांत्रिकी के अंतर समीकरणों को तैयार करके और संख्यात्मक रूप से एकीकृत करके गति की गणना है।

Scope

यह विषय टकराव का पता लगाने और प्रतिक्रिया के साथ कठोर-पिंड गतिकी, कपड़े और विरूपण योग्य ठोस पदार्थों के लिए द्रव्यमान-स्प्रिंग और निरंतरता मॉडल, ग्रिड- और कण-आधारित द्रव सिमुलेशन, और संख्यात्मक एकीकरण योजनाओं, विशेष रूप से निहित विधियों को शामिल करता है, जो इन सिमुलेशन को स्थिर रखते हैं।

Core questions

• टकराने वाले कठोर पिंडों की गति की गणना कैसे की जाती है?
• कपड़े और विरूपण योग्य सामग्रियों को कैसे मॉडल किया जाता है?
• दृश्य प्रभावों के लिए तरल पदार्थों का अनुकरण कैसे किया जाता है?
• बड़े समय चरणों में सिमुलेशन को संख्यात्मक रूप से स्थिर कैसे रखा जाता है?

Key concepts

• कठोर-पिंड गतिकी
• टकराव का पता लगाना और प्रतिक्रिया
• द्रव्यमान-स्प्रिंग और निरंतरता मॉडल
• कपड़ा सिमुलेशन
• द्रव सिमुलेशन
• निहित समय एकीकरण

Key theories

स्थिरता के लिए निहित एकीकरण

कपड़े जैसी कठोर प्रणालियाँ स्पष्ट समय-चरण के तहत अस्थिर हो जाती हैं, इसलिए बड़े स्थिर चरणों को लेने के लिए निहित एकीकरण का उपयोग किया जाता है, प्रत्येक फ्रेम में एक रैखिक प्रणाली को हल करके, जो व्यावहारिक कपड़ा सिमुलेशन का एक प्रमुख प्रवर्तक है।

स्थिर तरल पदार्थ

ग्राफिक्स के लिए द्रव गति को अर्ध-लैग्रेंजियन संवहन को एक प्रक्षेपण चरण के साथ जोड़कर बिना शर्त स्थिर रूप से हल किया जा सकता है जो असंपीड्यता को लागू करता है, जिससे वास्तविक समय और नेत्रहीन रूप से ठोस तरल पदार्थ संभव हो जाते हैं।

Clinical relevance

भौतिकी-आधारित सिमुलेशन फिल्म दृश्य प्रभावों और खेलों में देखी जाने वाली विनाश, कपड़े, पानी, धुआं और भीड़ की गतिशीलता उत्पन्न करता है, और इंजीनियरिंग विज़ुअलाइज़ेशन, वर्चुअल प्रोटोटाइप और प्रशिक्षण सिमुलेटर का समर्थन करता है।

History

कठोर-पिंड और विरूपण योग्य सिमुलेशन 1980 और 1990 के दशक में विकसित हुए; बाराफ और विटकिन की निहित कपड़ा विधि और स्टैम का स्थिर-द्रव सॉल्वर, दोनों 1990 के दशक के अंत से, उत्पादन में मजबूत कपड़े और द्रव सिमुलेशन को मानक बना दिया।

Key figures

• David Baraff
• Andrew Witkin
• Jos Stam

Seminal works

• stam1999
• baraff1998

Frequently asked questions

हाथ से प्रभावों को एनिमेट करने के बजाय सिमुलेशन का उपयोग क्यों किया जाता है?

कपड़े, पानी और बिखरने जैसे प्रभावों में हाथ से पोज देने के लिए बहुत अधिक परस्पर क्रिया करने वाले तत्व शामिल होते हैं, इसलिए भौतिकी का अनुकरण करने से ठोस, स्वचालित रूप से समन्वित गति उत्पन्न होती है जिसे कीफ्रेम करना अव्यावहारिक होगा।

सिमुलेशन क्यों फट सकते हैं?

बहुत बड़े चरणों के साथ कठोर समीकरणों को संख्यात्मक रूप से एकीकृत करने से त्रुटियाँ बढ़ जाती हैं जब तक कि मान भिन्न न हो जाएँ; सिमुलेशन को स्थिर रखने के लिए निहित विधियों और सावधानीपूर्वक समय-चरण का उपयोग किया जाता है।