Faserbasierte Simulation von Humanhaar

Abstract

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines faserbasierten parametrischen Haarmodells zur numerischen Simulation komplexer Faseranordnungen. Parametrisch bedeutet, dass neben Geometrieinformationen grundlegende, die Faserinteraktion beeinflussende Faktoren, wie Reibung, Temperatur, Luftfeuchte, Steifigkeit, Ladung, etc. mit in den Modellierungsprozess einfließen. Das Modell setzt sich aus zwei Hauptkomponenten zusammen: a) einem mechanischen Modell zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens bzw. der Deformation einer einzelnen Faser unter externen Belastungen und b) einem Interaktionsmechanismus, der Kontaktpunkte oder Durchdringungen zwischen den Fasern detektiert und durch Rückprojektion der Geschwindigkeiten in den Raum der zulässigen Systemzustände in ein lokal physikalisch korrektes Kontaktverhalten, unter Beachtung von Reibung, transformiert. Die korrekte Handhabung der Faser-Faser-Interaktionen ist der Schlüssel zur Volumenerhaltung in komplexen Faseranordnungen. Die Effizienz des Modells wird an einer Reihe komplexer numerischer Beispiele aufgezeigt. Darüber hinaus werden Algorithmen zur optischen Darstellung von komplexen Faseranordnungen, sowie zur Rekonstruktion von Frisuren aus groben Oberflächeninformationen, wie sie bspw. nach der Abtastung von Skulpturen vorliegen, entwickelt.