Games201学习笔记1:拉格朗日视角

这篇博客详细介绍了高级物理引擎的两种视角——拉格朗日和欧拉视角,以及它们在模拟中的应用。讨论了弹簧质点系统(Mass-Spring Systems)在布料和弹性物体模拟中的作用,并通过胡克定律解释了其工作原理。文章还深入探讨了时间步长的离散化方法,包括前向欧拉、半隐式和隐式欧拉法的优缺点。此外,重点介绍了 Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) 方法在自由表面流体模拟中的应用,包括WCSPH、PCI-SPH、PBF和DFSPH等变种,以及CFL条件对时间步长的限制。最后,提到了加速SPH的技巧,如Grid限制的邻居搜索,并提及了SPH与刚体的耦合方法。

学习教程来自:GAMES201:高级物理引擎实战指南2020
以下大部分图片来自教程PPT,仅作为笔记用于学习和分享,侵删

笔记

1. 拉格朗日视角(Lagrangian View)

用拉格朗日粒子、三角网格、Grid等,代表跟随材料移动的节点(Sensor),不断检测自身的位置和速度

2. 欧拉视角(Eulerian View)

一般网格本身不移动,检测穿过当前Sensor的材料的速度

3. Mass-Spring Systems(弹簧质点系统)

用作布料系统、弹性物体等
游戏作品:《World of Goo》《Build a Bridge》

胡克定律:i和j之间的力=-弹簧刚度(i和j距离-弹簧正常状态下长度)j到i的单位向量

加速度和速度

3.1 离散化

时间的离散化:取一个时间步长,实现时一般将1/24或1/60的时间步长拆分为更小的步长实现

前向欧拉法(Forward Euler、显式积分explicit):

下一时刻的速度 = 速度 +

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