Pattern Mirroring Algorithm for Fast Simulation about Symmetric Cloth

Abstract

본 논문은 의상-바디 시뮬레이션의 속도 향상을 위한 패턴미러링 방법을 제시한다. 이 방법은 몸 매쉬와 옷의 패널이 위치한 Y-Z평면에 대해 대칭일 경우에 사용가능하다. 보통의 남성복이나 기성복과 같은 옷이 좌우가 대칭인 경우가 많다. 기존 시뮬레이션에서는 모든 옷의 정점들에 대해 conjugate gradient 방법을 이용해 시스템 행렬을 풀었다. 문제는 conjugate gradient 방법은 정점 수에 대해 지수적인 시간 복잡도를 가지므로, 고해상도를 위해 정점의 수가 증가할수록 시뮬레이션 시간이 지수적으로 증가한다는 것이다. Pattern Mirroring 방법을 이용하면 계산해야하는 시스템 방정식의 양이 반절로 줄어들기 때문에, 시뮬레이션에 필요한 시간도 줄어들거라고 기대할 수 있다. 결과적으로 패턴미러링 알고리즘을 이용하면 1.4배 (37%)의 속도 향상을 보였다. 1장 도입에서는 옷을 시뮬레이션하는 과정인 시스템 방정식을 푸는 방법, 충돌처리를 하는 방법에 대해 설명한다. iterative method인 conjugate gradient가 옷의 정점들의 속도를 결정하기 위해 사용되었다. 2장 관련 연구에서는 시뮬레이션 가속화를 위한 연구를 소개한다. 3장에서 pattern mirroring 알고리즘을 소개한다. 4장에서는 패턴 미러링 방법을 사용한다면 발생할 수 있는 문제가 몇가지 있는데, 이 문제를 해결하는 방법에 대해 설명한다. 5장에서는 패턴 미러링 방법을 기존의 시뮬레이션 방법과 비교해서 속도 향상을 도표로 제시하고, 결과 이미지를 비교한다.

This paper describes the Pattern mirroring algorithm to reduce simulation time for cloth body simulation. This method is applicable for symmetric panel and symmetric body meshes centered on YZ plane: typically, man's suit and ready-make cloth is target of this method. As the ordinal simulation method, apply conjugate gradient method to every vertices on cloth mesh in order to solve system matrix. The problem is that the time for simulation is getting longer as the number of cloth vertices increases for high resolution. This is because the time complexity of conjugate gradient is exponential. Using pattern mirroring method, size of system matrix equation is half comparing ordinal method. So I can expect that the time for simulation reduces. The proposed method reduces simulation time up to 1.4 times (37%), by halving the matrix size of the linear equation. At chapter 1 introduction, describe the process of simulation, method of solving system equation and collision handling. An iterative method 'conjugate gradient method' is used to determine velocity of vertices of clothes. At chapter 2 relative work, explain about previous acceleration research for cloth simulation. At chapter 3, explain Pattern mirroring algorithm. But some problems could occur when using this method. At chapter 4, suggest solutions to handle these artifact as post-process step. At chapter 5, represent table to comparing the average time to simulate cloth in ordinal method and pattern mirroring method. Also represent image to difference of two result. Finally at chapter 6, describe conclusion and limitation of Pattern mirroring algorithm.