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基于物理的动态物体建模仿真研究的开题报告
一、选题背景
在计算机图形学中，动态物体建模和仿真是一个重要的领域。动态物体是指相对于静态物体而言，具有运动状态的物体，如流体、气体、布料、软体等。动态物体建模和仿真的主要研究内容是基于物理学模型，对动态物体的运动和变形进行建模和仿真，以便于实现逼真的动态特效。
二、研究内容
动态物体建模和仿真研究的主要目标是实现逼真的动态特效。具体包括以下几个方面：
1.物理学模型构建：根据动态物体的特征和物理规律，建立其相应的物理学模型。
2.数值计算方法：根据物理学模型，采用数值计算方法求解动态物体的运动和变形过程。
3.仿真算法优化：为了提高仿真效果和计算效率，需要对仿真算法进行优化和改进。
4.模拟器实现：基于以上工作，实现对动态物体的仿真，并提供相应的可视化界面。
三、研究意义
1.为游戏等娱乐产业提供逼真的动画特效，提高用户体验。
2.为科学研究提供动态物体的仿真数据，支持相关研究工作。
3.为工程实践提供物体运动的仿真数据，支持相关设计和优化工作。
四、研究方法
1.文献资料调研：综合国内外相关文献、期刊、会议论文等资料，了解动态物体建模和仿真的研究现状和发展趋势。
2.物理学模型构建：根据不同的动态物体特性，选择相应的物理学模型，并进行相关参数的设定。
3.数值计算方法：采用常用的数值计算方法，如欧拉法、共轭梯度法等，对物理学模型进行求解。
4.仿真算法优化：对常用的仿真算法进行优化和改进，以提高仿真效果和计算效率。
5.模拟器实现：基于以上工作，开发动态物体仿真工具，并提供相应的可视化界面。
五、预期成果
1.建立动态物体建模和仿真的物理学模型，提高仿真精度。
2.提高仿真算法的效率和可靠性，使仿真结果更加真实可信。
3.开发出基于物理学模型的动态物体仿真工具，以支持动态物体仿真的应用实践。
六、进度安排
1.前期阶段（1个月）：文献调研、物理学模型构建。
2.中期阶段（3个月）：数值计算方法研究与实现、仿真算法优化。
3.后期阶段（2个月）：模拟器实现和测试、论文撰写。
七、参考文献
1.Witkin,A.andBaraff,D.(2001).“PhysicallyBasedModeling:PrinciplesandPractice.”InProceedingsofSIGGRAPH2001,ACMPress,pp.41-50.
2.Stephenson,J.andPopovic,Z.“InteractiveControlofPhysicallyBasedSimulationsUsingtheAdjointMethod.”InProceedingsofSIGGRAPH2005,ACMPress,pp.871-878.
3.Harada,T.,Kharlamov,A.,andJames,D.L.“Real-TimeSimulationofLargeBodiesofWaterwithSmallScaleDetails.”InProceedingsofSIGGRAPH2003,ACMPress,pp.736-744.
4.Bridson,R.,Fedkiw,R.,andMueller-Fischer,M.“BoundaryConditionsforAdvectionandDiffusionofVectorFields.”ACMTransactionsonGraphics(TOG),Vol.23,No.4,2004,pp.485-493.
5.Glimbert,E.andPatel,S.“AHierarchicalFrameworkforReal-TimeSimulationofSoftTissueDeformation.”InProceedingsofSIGGRAPH2008,ACMPress,pp.1-9.