Data-driven and anisotropic tearing for cloth simulation

Abstract

Kumaş simülasyonları, sanal mekanların ve karakterlerin etkileşim seviyesini geliştirerek, video oyunlarının gerçekçilik düzeyini artırmaktadır. Kumaş heterojen bir materyal olup, yön bağımlı niteliklere sahiptir. Bu nitelikler özellikle yırtılma senaryosunun etkisini artırabilecek niteliktedir. Günümüzde, bilgisayar oyunlarının çoğu bu nitelikleri karmaşık yapısından dolayı değerlendirmemektedir. Fakat, video oyunları için üretilen görüntünün son hali oldukça değerlidir ve yön bağımlı yırtılma bu kaliteyi doğrudan artırabilir.Kumaş üzerindeki iki nokta arasındaki mesafe sabit değildir, kumaşların şekli değişebilmektedir. Fakat, kumaşlar şekillerini korumak istemekte ve fiziksel değişikliklere tepki üretmektedir. İki nokta arasındaki mesafe değişiminden kaynaklanan tepkinin büyüklüğü stres olarak adlandırılmaktadır. Kumaşın yırtılabilmesi için, stres değerlerinin, kumaşın yön bağımlı bir niteliği olan kumaş esneme gücünün limit değerinden daha fazla olması gerekmektedir. Bu tezde, kumaş esneme gücünün limit değerinin hesaplanabilmesi için veri güdümlü ve yön bağımlı bir yöntem önerilmekte, böylece kumaş simülasyonlarının daha gerçekçi yapılması amaçlanmaktadır.Gerçekleştirdiğimiz istatistiki araştırmaya 14 kişi katılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre, kumaşın yırtılabilmesi ve elastikiyeti arasında önem farkı yoktur. Ayrıca, kullanıcılar kumaşların elastikiyet seviyesini tahmin edebilmektedir. Fakat, kumaşlar benzer elastikiyet seviyelerine sahipse, kullanıcılar kumaşları birbiri ile karıştırmakta ve kumaşı doğru tahmin edememektedir. Bu sonuçlar, benzer elastikiyet seviyesine sahip kumaşlar için aynı veri kümesinin kullanılabileceğini ortaya koymaktadır, kullanıcılar aradaki farkı farkedemeyecektir.

Cloth simulations improve realism of video games by extending interactivity of virtual environment and characters. Cloth is a heterogeneous material and it has anisotropic features which can increase immersion especially in a tearing scenario. Today, most video games ignore this fact mainly due to its complexity. However, style of the final output is highly valuable for video games and addition of anisotropic tearing can improve output quality.Shape of cloths can change, meaning that relative distance of two points on the cloth is not fixed. However, cloths try to conserve original shape and respond to physical changes. Generated response due to change in relative distance of two points is known as stress. Tearing occurs when stress values are higher than an anisotropic property of cloths, tensile strength limit. This thesis proposes a new method to make cloth simulations more realistic by calculating a data driven and anisotropic tensile strength limit.Tearing have similar significance to elasticity according to a user study that was conducted with 14 users. Our results show that, users can estimate cloth elasticity level. However, if cloths have similar elasticity level, then users confuse these cloths and can not guess cloth type correctly. Therefore, these results provide evidence to using same elasticity data for different cloths with similar elasticity level is possible, users will not be able to perceive the difference.