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본 논문에서는 큰 변형이 일어나는 얇은 쉘을 실시간에 시뮬레이션하는 기법을 제안한다. 쉘이란 나뭇잎이나 종이와 같이 이차원 구조라 할 수 있는 얇은 물체이다. 얇은 쉘의 시각적으로 사실적인 애니메이션을 실시간에 생성하는 것은 컴퓨터 그래픽스 분야에서 오랫동안 주요한 도전 과제였다. 본 논문에서는 연속체 역학에 있어서 가장 복잡한 쉘 이론에 의존하는 대신 Grinspun 등이 제안한 이산 쉘 에너지 함수를 채용하고, 지배방정식의 실시간 적분을 위해서는 쉘 구조를 위한 모달 와핑 기법을 개발한다. 이와 같은 새로운 시뮬레이션 기법은 삼차원 솔리드를 위해 개발된 종전의 모달 와핑 기법을 확장한 것이다. 본 논문에서 제안한 방법은 매우 많은 정점으로 이루어진 메쉬 구조의 큰 휨과 큰 꼬임 변형도 실시간에 사실적으로 생성할 수 있다.
This paper proposes a real-time simulation technique for thin shells undergoing large deformation. Shells are thin objects such as leaves and papers that can be abstracted as 2D structures. Development of a satisfactory physical model that runs in real-time but produces visually convincing animation of thin shells has been remaining a challenge in computer graphics. Rather than resorting to shell theory which involves the most complex formulations in continuum mechanics, we adopt the energy functions from the discrete shells proposed by Grinspun et al. For real-time integration of the governing equation, we develop a modal warping technique for shells. This new simulation framework results from making extensions to the original modal warping technique which was developed for the simulation of 3D solids. We report experimental results, which show that the proposed method runs in real-time even for large meshes, and that it can simulate large bending and/or twisting deformations with acceptable realism.
