Physikalisch gesteuerte Animation von Bäumen

Zusammenfassung Dieses Papier stellt eine neue Methode vor, um die Interaktion eines Baums mit Wind sowohl realistisch als auch in Echtzeit zu animieren. Die Hauptidee besteht darin, statistische Beobachtungen mit physikalischen Eigenschaften in zwei Hauptbereichen der Baumanimation zu kombinieren. Erstens wird die Interaktion eines einzelnen Astes mit den auf ihn wirkenden Kräften durch eine neuartige effiziente zweistufige nichtlineare Verformungsmethode angenähert, die beliebige kontinuierliche Verformungen ermöglicht und die Notwendigkeit umgeht, einen Ast zu segmentieren, um sein Verformungsverhalten zu modellieren. Zweitens wird die Interaktion des Windes mit dem dynamischen System, das einen Baum repräsentiert, statistisch modelliert. Durch die Vorberechnung der Reaktionsfunktion von Ästen auf turbulenten Wind im Frequenzraum kann die Bewegung eines Astes effizient durch Abtastung einer 2D-Bewegungstextur synthetisiert werden. Durch die Verwendung einer hierarchischen Form der Scheitelpunktverschiebung können beide Methoden in einem einzigen Vertex-Shader kombiniert werden, wodurch die Leistung moderner GPUs voll genutzt wird, um tausende Äste und zehntausende Blätter nahezu ohne Kosten realistisch zu animieren.