• Title/Summary/Keyword: 암시적 수치적분

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Realistic Cloth Animation in Real-time Environments (실시간 환경에서의 사실적인 옷감 애니메이션)

  • 강영민;조환규
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • 2003.04c
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    • pp.166-168
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    • 2003
  • 본 논문은 실시간 옷감 애니메이션을 생성하기 위한 기법을 설명한다. 이 논문에서는 질량 스프링 모델에 기반한 물체를 가상현실 환경에서 실시간에 움직이기 위한 수치적분 기술을 다루고 있다. 많은 연구자들이 옷감과 같이 객체의 움직임과 외형을 표현하기 위한 다양한 기법들을 제안했지만. 옷감 객체를 가상 현실 환경에서 실시간으로 움직이게 하는 일은 여전히 어려운 문제이다. 옷감 애니메이션의 가장 큰 문제는 옷감의 움직임을 표현하는 운동 방정식을 수치 적분하는 것이 안정적으로 수행되지 않는다는 것이다. 1990년 Baraff의 논문에서 제시된 것과 같이 암시적 적분법이 이러한 안정성 문제를 해결해 주기는 하지만, 암시적 적분법은 수치적분 문제를 선형시스템 풀이 문제로 바꾸기 때문에 사실적인 외형을 가진 복잡한 모델의 애니메이션을 실시간 혹은 상호작용적으로 생성하는 문제에는 그대로 적용할 수가 없다[1]. 암시적 적분법의 이러한 문제점들을 해결하고 실시간 흑은 상호작용적 애니메이션을 얻기 위해 몇 가지 근사 기법들이 제안되었다. 하지만. 이러한 근사 기법들은 지나친 근사에 기초하고 있기 때문에 실제 옷감의 움직임과 같은 사실적인 동작을 생성하지 못하였다 이 논문에서 소개할 기법은 사실적인 옷감 주름을 생성할 수 있을 정도로 복잡한 옷감 모델을 다루면서도, 이전의 근사 기법들이 생성할 수 없었던 사실적인 움직임을 얻을 수 있다. 따라서, 본 논문의 기법은 가상 현실 환경에서 시스템 전제의 상호작용성을 해치지 않으면서도 매우 사실적인 옷감 모델을 포함할 수 있도록 해 준다. 제안된 기법은 수치적분의 안정성을 위해 암시적 적분법에 기반하고 있으면서도, 선형 시스템의 해를 효과적이면서도 사실성을 해치지 않도록 근사하여 실시간 옷감 애니메이션을 생성한다.한다.수행하였다. 분석에서는 제품의 효율성뿐만 아니라 보안성을 중요하게 생각하였으며, 앞으로 보안 관련 소프트웨어 개발에 사용될 수 있는 도구들이 가이드 라인에 대한 정보를 제공한다.용할 수 있는지 세부 설계를 제시한다.다.으로서 hemicellulose구조가 polyuronic acid의 형태인 것으로 사료된다. 추출획분의 구성단당은 여러 곡물연구의 보고와 유사하게 glucose, arabinose, xylose 함량이 대체로 높게 나타났다. 점미가 수가용성분에서 goucose대비 용출함량이 고르게 나타나는 경향을 보였고 흑미는 알칼리가용분에서 glucose가 상당량(0.68%) 포함되고 있음을 보여주었고 arabinose(0.68%), xylose(0.05%)도 다른 종류에 비해서 다량 함유한 것으로 나타났다. 흑미는 총식이섬유 함량이 높고 pectic substances, hemicellulose, uronic acid 함량이 높아서 콜레스테롤 저하 등의 효과가 기대되며 고섬유식품으로서 조리 특성 연구가 필요한 것으로 사료된다.리하였다. 얻어진 소견(所見)은 다음과 같았다. 1. 모년령(母年齡), 임신회수(姙娠回數), 임신기간(姙娠其間), 출산시체중등(出産時體重等)의 제요인(諸要因)은 주산기사망(周産基死亡)에 대(對)하여 통계적(統計的)으로 유의(有意)한 영향을 미치고 있어 $25{\sim}29$세(歲)의 연령군에서, 2번째 임신과 2번째의 출산에서 그리고 만삭의 임신 기간에, 출산시체중(出産時體重) $3.50{\sim}3.99kg$사이의 아이에서 그 주산기사망률(周産基死亡率)이 각각 가장 낮았다. 2. 사산(死産)과 초생아사망(初生兒死亡)을 구분(區分)하여 고려해 볼때 사산(死産)은 모성(母性)의 임신력(

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A new implicit integration method for simulation of low-damped cloth (적은 감쇠효과를 가지는 의복 시뮬레이션을 위한 새로운 암시적 적분법)

  • Oh, Seung-Woo;Wohn, Kwan-Gyun
    • Journal of the Korea Computer Graphics Society
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    • v.10 no.2
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    • pp.17-26
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    • 2004
  • 본 연구는 적은 감쇠(damping) 효과를 가지면서도 안정적으로 의복의 움직임을 생성할 수 있는 시뮬레이션 방법을 제안한다. 최근 의복 시뮬레이션 분야에서는 뛰어난 수치적 안정성을 지닌 암시적 적분법(implicit integration)이 널리 이용되어 왔다. 그러나, 암시적 적분법은 선형화 과정에서 과도한 감쇠효과가 발생하고, 이 감쇠효과는 내부 변형 없는 회전이동 시에도 과도하게 나타나므로, 옷감의 회전 이동이나 주름의 자연스런 움직임을 크게 방해한다. 본 연구는 불필요한 감쇠효과를 줄이고 안정적으로 의복의 움직임을 표현할 수 있는 새로운 암시적 적분법을 제안한다. 제안하는 방법용 선형화 과정에서 발생하는 내부 감쇠력을 회전이용이 아닌 순수한 내부 변형에 대해서만 발생하도록 모델링하며, 이렇게 계산된 내부 감쇠력을 역학식에 안정적으로 반영한다. 실험 결과는 제안하는 방법이 기존의 방법들에 비해 보다 다양한 재질의 옷감을 과도한 감쇠 효과 없어도 안정적으로 실시간에 생성할 수 있음을 보여주었다.

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A predictor-corrector algorithm of the generalized-$\alpha$ method for analysis of structural dynamics (동적해석을 위한 일반화된$\alpha$ 방범의 예측 수정자 알고리즘)

  • ;Hulbert, Gregory M.
    • Journal of KSNVE
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    • v.5 no.2
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    • pp.207-213
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    • 1995
  • A new predictor-corrector explicit time integration algorithm is presented for solving structural dynamics problems. The basis of the algorithm is the implicit generalized-.alpha. method recently developed by the authors. Like its implicit parent, the explicit generalized-$\alpha$ method is a one- parameter family of algorithms in which the parameter defines the high-frequency numerical dissipation. The algorithm can be utilized effectively for linear and nonlinear structural dynamics calculations is which numerical dissipation is needed to reduce spurious oscillations inherent in non-dissipative time integration methods used to solve wave propagation problems.

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Study on the parallel processing algorithms with implicit integration method for real-time vehicle simulator development (실시간 차량 시뮬레이터 개발을 위한 암시적 적분기법을 이용한 병렬처리 알고리즘에 관한 연구)

  • 박민영;이정근;배대성
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • 1995.10a
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    • pp.497-500
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    • 1995
  • In this paper, a program for real time simulation of a vehicle is developed. The program uses relative coordinates and BEF(Backward Difference Formula) numerical integration method. Numerical tests showed that the proposed implicit method is more stable in carring out the numerical integration for vehicl dynamics than the explicit method. Hardware requirements for real time simulation are suggested. Algorithms of parallel processing is developed with DSP (digital signal processor).

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Numerical Integration based on Harmonic Oscillation and Jacobi Iteration for Efficient Simulation of Soft Objects with GPU (GPU를 활용한 고성능 연체 객체 시뮬레이션을 위한 조화진동 모델과 야코비 반복법 기반 수치 적분 기술)

  • Kang, Young-Min
    • Journal of Korea Game Society
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    • v.18 no.5
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    • pp.123-132
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    • 2018
  • Various methods have been proposed to efficiently animate the motion of soft objects in realtime. In order to maintain the topology between the elements of the objects, it is required to employ constraint forces, which limit the size of the time steps for the numerical integration and reduce the efficiency. To tackle this, an implicit method with larger steps was proposed. However, the method is, in essence, a linear system with a large matrix, of which solution requires heavy computations. Several approximate methods have been proposed, but the approximation is obtained with an increased damping and the loss of accuracy. In this paper, new integration method based on harmonic oscillation with better stability was proposed, and it was further stabilized with the hybridization with approximate implicit method. GPU parallelism can be easily implemented for the method, and large-scale soft objects can be simulated in realtime.

Real-Time Hybrid Testing Using a Fixed Iteration Implicit HHT Time Integration Method for a Reinforced Concrete Frame (고정반복법에 의한 암시적 HHT 시간적분법을 이용한 철근콘크리트 골조구조물의 실시간 하이브리드실험)

  • Kang, Dae-Hung;Kim, Sung-Il
    • Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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    • v.15 no.5
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    • pp.11-24
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    • 2011
  • A real-time hybrid test of a 3 story-3 bay reinforced concrete frame which is divided into numerical and physical substructure models under uniaxial earthquake excitation was run using a fixed iteration implicit HHT time integration method. The first story inner non-ductile column was selected as the physical substructure model, and uniaxial earthquake excitation was applied to the numerical model until the specimen failed due to severe damage. A finite-element analysis program, Mercury, was newly developed and optimized for a real-time hybrid test. The drift ratio based on the top horizontal displacement of the physical substructure model was compared with the result of a numerical simulation by OpenSees and the result of a shaking table test. The experiment in this paper is one of the most complex real-time hybrid tests, and the description of the hardware, algorithm and models is presented in detail. If there is an improvement in the numerical model, the evaluation of the tangent stiffness matrix of the physical substructure model in the finite element analysis program and better software to reduce the computational time of the element state determination for the force-based beam-column element, then the comparison with the results of the real-time hybrid test and the shaking table test deserves to make a recommendation. In addition, for the goal of a "Numerical simulation of the complex structures under dynamic loading", the real time hybrid test has enough merit as an alternative to dynamic experiments of large and complex structures.

Multi-Scale Contact Analysis Between Net and Numerous Particles (그물망과 대량입자의 멀티 스케일 접촉해석)

  • Jun, Chul Woong;Sohn, Jeong Hyun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.38 no.1
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    • pp.17-23
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    • 2014
  • Graphics processing units (GPUs) are ideal for solving problems involving parallel data computations. In this study, the GPU is used for effectively carrying out a multi-body dynamic simulation with particle dynamics. The Hilber-Hushes-Taylor (HHT) implicit integration algorithm is used to solve the integral equations. For detecting collisions among particles, the spatial subdivision algorithm and discrete-element methods (DEM) are employed. The developed program is verified by comparing its results with those of ADAMS. The numerical efficiencies of the serial program using the CPU and the parallel program using the GPU are compared in terms of the number of particles, and it is observed that when the number of particles is greater, more computing time is saved by using the GPU. In the present example, when the number of particles is 1,300, the computational speed of the parallel analysis program is about 5 times faster than that of the serial analysis program.

안정적 좌굴 모델을 통한 저감쇠 직물 시뮬레이션

  • Choe, Gwang-Jin;Go, Hyeong-Seok
    • Journal of the Korea Computer Graphics Society
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    • v.8 no.1
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    • pp.37-45
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    • 2002
  • We present a cloth simulation technique that is very stable yet also responsive. The stability of the technique allows the use of a large fixed time step when simulating various types of fabrics and character motions. The animations generated using this technique are strikingly realistic. Wrinkles form and disappear in a quite natural way, which is the feature that most distinguishes textile fabrics from other sheet materials. Significant improvements in both the stability and realism were made possible by overcoming the post-buckling instability as well as the numerical instability. The instability caused by buckling arises from a structural instability and therefore cannot be avoided by simply employing an implicit method. Addition of a damping force may help to avoid instabilities; however, it can significantly degrade the realism of the cloth motion. In this paper, a new buckling model based on immediate buckling assumption is proposed. A cloth element is assumed to reach a stable configuration immediately once it begins to buckle. This assumption makes it possible to simulate the fabric buckling stably without introducing any fictitious damping force. Consequently, it produces highly responsive cloth motion as well as improves the stability by modeling the fabric-specific buckling property adequately.

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Caulking and Gap Analysis for a Ball Joint (볼 조인트의 코킹 및 유격해석)

  • Hwang, Seok-Cheol;Kim, Jong-Kyu;Seo, Sun-Min;Han, Seung-Ho;Lee, Kwon-Hee
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.35 no.9
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    • pp.1077-1082
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    • 2011
  • Ball joint is a rotating and swiveling element that is typically the interface between two parts. In an automobile, the ball joint is the component that connects the control arms to the steering knuckles by playing a role of bearing. The ball joint can also be installed in linkage systems for motion control applications. This paper describes the simulation strategy for a ball joint analysis, considering manufacturing process. Its manufacturing process can be divided into plugging and spinning. Then, the interested response is selected as the stress distribution generated between its ball and bearing. In this paper, a commercial code of NX DAFUL 2.0 using an implicit integration method is introduced to calculate the response. In addition, the gap analysis is performed to investigate the fitness. Also, the optimum design is suggested through case studies.