Modelowanie Fizyczne
w Animacji Komputerowej 2

ISSP/WFA/MFAK - Zima 2018-2019


Autor kursu: dr Maciej Matyka (strona domowa)strona domowa2
Kierunek studiów: Informatyka Stosowana i Systemy Pomiarowe

Opis kursu: Wykład (15h) i ćwiczenia (30h), obejmuje zagadnienia animacji komputerowej, modelowania fizycznego ruchu obiektów (gry, efekty), metod numerycznych, wizualizacji. Podjęte zostaną m.in. proste ruchy, metoda Eulera, aniacje wody i ognia oraz eksplozji (systemy cząsteczkowe), symulacja liny (metoda Verleta), tkaniny i ciał miękkich (Soft Body), piasek (materia granulowana), powierzchnia oceanu, animacja liści na wietrze (aerodynamika), symulacja wody (Smoothed Particle Hydrodynamics oraz Marker-and-Cell), silniki fizyczne i dynamika bryły sztywnej, fizyka w filmach, Demoscena i fizyka. Edit: Na zajęciach używane były zarówno pakiet OpenFrameworks i symulacje pisane w C++ jak i program Blender i symulacje wykonywane z użyciem oprogramowania 3D.

Wykłady

YouTube

Wykłady

PDF

Prace Studentów

YouTube


Zalecane umiejętności wstępne:

Programowanie C/C++

Umiejętność programowania prostych animacji (OpenGL/OpenFrameworks/SFML)

Umiejętność implementacji podstawowych algorytmów



Gdzie odbywają się wykłady: Uniwersytet Wrocławski, Wydział Fizyki i Astronomii, Pl. M. Borna 9, sala 160 (im. J. Rzewuskiego), Wrocław

Literatura: Matulewski Jacek, Dziubak Tomasz, Sylwestrzak Marcin, Płoszajczak Radosław, Grafika - Fizyka - Metody numeryczne. Symulacje fizyczne z wizualizacją 3D, PWN, 2010.

David M. Bourg, Fizyka dla programistów gier, Helion, 2003.

Maciej Matyka, Symulacje komputerowe w fizyce, Helion, 2001.


Dodatkowe źródła:

Bogate źródło wiedzy na temat, http://www.physicsbasedanimation.com/

Dla chcących zacząć przygodę z CFD w animacji

Karl Sims, Particle Animation and Rendering Using Data Parallel Computation, Comp. Graphics 24(4) (1990)

William T. Reeves, Particle Systems Technique for Modeling a Class of Fuzzy Objects, Lucasfilm Ltd

Witkin, A., Particle Systems , Carnegie Mellon University

Thomas Jakobsen, Advanced Character Physics

Nixon, D. and Lobb, R.A fluid-based soft-object model, Comp. Graph. and App., IEEE , Vol. 22 Iss. 4, pages 68–75, July-Aug. 2002

David Baraff, Andrew P. Witkin, Large Steps in Cloth Simulation, Proceedings of SIGGRAPH 98, Computer Graphics Proceedings, Annual Conference Series, July 1998, pp. 43-54.

Matyka, M. and Ollila, M., A pressure model for soft body simulation , Proc. of Sigrad (2003)

Bell, N., Yu, Y. and Mucha, P.J. Particle-Based Simulation of Granular Materials, Eurographics/ACM SIGGRAPH (2005)

Wejchert, J., Haumann, D., Animation Aerodynamics, Proceeding SIGGRAPH '91

Alain Fournier, William T. Reeves, A simple model of ocean waves, SIGGRAPH 86'

Damien Hinsinger, Fabrice Neyret, Marie-Paule Cani. Interactive Animation of Ocean Waves. Stephen N. Spencer. ACM-SIGGRAPH/EG Symposium on Computer Animation (SCA'02), Jul 2002, San Antonio, United States. ACM SIGGRAPH, pp.161 - 166, 2002

Foster, N., Metaxas, D., Realistic Animation of Liquids, Graphical Models and Image Processing, Volume 58, Issue 5, September 1996, Pages 471-483

Stam, J., Stable Fluids, Alias Wavefront

David Cline, David Cardon, Parris K. Egbert, Fluid Flow for the Rest of Us: Tutorial of the Marker and Cell Method in Computer Graphics, Brigham Young University

Ihmsen, Markus and Orthmann, Jens and Solenthaler, Barbara and Kolb, Andreas and Teschner, Matthias, SPH Fluids in Computer Graphics, Eurographics 2014 - State of the Art Reports

R. Bridson, SPH , SIGGRAPH 2006 Course Notes

Matthias Müller, David Charypar, Markus Gross, Particle-Based Fluid Simulation for Interactive Applications, Eurographics/SIGGRAPH Symposium on Computer Animation (2003)

Macklin M., Muller, M., Position Based Fluids, ACM Transactions on Graphics (TOG) - SIGGRAPH 2013

Boids

Reynolds, Craig (1987). Flocks, herds and schools: A distributed behavioral model.. SIGGRAPH '87: Proceedings of the 14th annual conference on Computer graphics and interactive techniques

Doug James Course / Cornell

Robert Bridson and Christopher Batty, Computational Physics in Film, Science 330, 2010

(więcej pojawi się po starcie kursu)


Prowadzący laboratoria: (ogłoszenie po starcie kursu)

Sylabus: (ogłoszenia po starcie kursu)

Forum dyskusyjne: (ogłoszenie po starcie kursu)

Blog: Blogspot

Materiały dodatkowe:

Szereg Taylora - Praktycznie, 2017

(więcej po starcie kursu)


Kody źródłowe: (ogłoszenie po starcie kursu)

Zadania Domowe:
  • Zadania domowe są przygotowane tak abyś rozwijał swoje indywidualne umiejętności w tematyce kursu. Zachęcam do rozmów z kolegami na tematy związane z kursem, możesz prosić też o pomoc przy swoim programie, ale przesyłanie kodów, rozwiązań lub kopiowanie fragmentów kodów to zbyt wiele.

  • Każde zadanie ma wyznaczony termin rozwiązania. Zadanie oddane do 24h po tym terminie ma automatycznie zmniejszoną ilość punktów o 50%. Za zadanie oddane po terminie nie zostaną przyznane punkty .


  • Ocenianie:

    (ogłoszenie po starcie kursu)

    (nie wszystkie zadania będą od razu dostępne po starcie kursu)


    Podziękowania Do wykonania strony kursu użyłem wielu ciekawych pomysłów z tej strony.

    Subiektywny wyciąg z wykładów

    Maciej Matyka, Klatka animacji wykonanej techniką zaprezentowaną w pracy Wejchert, J., Haumann, D., Animation Aerodynamics, Proceeding SIGGRAPH '91, (model będzie prezentowany w trakcie kursu)

    Maciej Matyka, Klatka z animacji modelu ciała miękkiego (z ciśnieniem) wg techniki opisanej m.in. w Matyka, M. and Ollila, M., A pressure model for soft body simulation , Proc. of Sigrad (2003). Obiekt został wykonany przez Barnabę Mikołowskiego z ASP we Wrocławiu w ramach wspólnego zgłoszenia na konferencję SIGGRAPH Asia 2017.

    (więcej po starcie kursu)

    Statystyki