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Realistic visualization of accessories within interactive simulation systems for garment prototyping

Authors
  • Knuth, Martin
Publication Date
Jan 01, 2017
Source
Fraunhofer-ePrints
Keywords
Language
English
License
Unknown
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Abstract

Beim Virtuellen Prototyping (VP) von Bekleidung erstellt ein Designer ein Kleidungsstück mittels Computer Aided Design (CAD). Im Unterschied zum herkömmlichen CAD steht das Wort "Aided" in diesem Fall für ein Replizieren des physischen Verhaltens des Kleidungsstücks. Hierdurch ist es dem Designer möglich ähnlich, wie mit einem physischen Prototyp zu interagieren. Im Kleidungsdesign hat der Designer eine breite Palette von Ausdrucksformen für sein Werk, welche nicht auf die Form oder Auswahl von Stoffen beschränkt ist. Dies sind z.B.: Die Art und Weise, wie Stoffmuster gefügt, Verzierungen angebracht und Oberflächenobjekte platziert werden. Diese Applikationen haben einen starken Einfluss auf das Aussehen eines Kleidungsstücks. Reale Kleidungsstücke weisen in der Regel viele dieser Merkmale auf. Es ist daher für den Designer wichtig, dass diese auch am virtuellen Prototypen vorhanden sind. Virtuelles Prototyping von Bekleidung selbst umfasst ein interdisziplinäres Gebiet. Mehrere Probleme müssen gelöst werden, um ein effizientes nutzbares Virtual Prototyping- System für Bekleidungshersteller zu schaffen. Ein solches System kann in drei Abschnitte unterteilt werden: Der Erste befasst sich mit der Übernahme des Materials und anderer Parameter, die für die Simulation eines plausiblen, realistischen Verhaltens notwendig sind. Der Zweite ist auf das Simulationsverfahren selbst zentriert. Der dritte und letzte Abschnitt befasst sich mit der Darstellung der Simulationsergebnisse. Um effizient zu sein, müssen die hierbei überspannten wissenschaftlichen Bereiche auf die Bedürfnisse der jeweils anderen Techniken Rücksicht nehmen, um ein interaktives Gesamtsystem zu erhalten. Meine Arbeit ist hier speziell in der dritten Komponente verortet, mit dem Ziel der Simulationskomponente Arbeit abzunehmen. In wissenschaftlicher Hinsicht wurden in den letzen Jahren große Verbesserungen sowohl bei Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit der Simulation als auch bei den Rendering- Ansätzen erzielt, die für das Virtuelle Prototyping von Kleidungsstücken geeignet sind. Bei den derzeit existierenden Ansätzen bestehen jedoch noch viele Probleme, die gelöst werden müssen. Dies ist besonders der Fall, wenn interaktive Simulation und interaktive Visualisierung zusammenarbeiten müssen und eine hohe Komplexität durch Objektdetails gegeben ist. Dies ist oft der Fall im produktiv eingesetzten VP-System. Aktuelle Ansätze versuchen Oberflächenobjekte als Teil der physikalischen Stoffsimulation zu behandeln. Während dies theoretisch direktes Feedback innerhalb der Simulation ermöglicht, wird andererseits eine mitunter sehr große Datenmenge früh in die Pipeline eingespeist. Diese Datenmenge muss übertragen und verarbeitet werden. Dies kostet viel Verarbeitungszeit und kann leicht dazu führen, dass das System aus dem interaktiven Rahmen fällt. Zusätzlich sind reale Bekleidungen bereits so komplex, dass allein schon die Simulation der Stoffe den Simulator auslastet. In der vorliegenden Arbeit stelle ich eine Lösung vor, die dieses Problem entschärft, indem sie Oberflächendetails aus der Simulationsphase herauslöst, diese unabhängig in einem komplett auf der GPU laufenden Verfahren verarbeitet und während des Rendering Prozesses hinzufügt. Mein Ansatz erlaubt eine getrennte Verarbeitung des physikalischen Verhaltens des Kleidungsstücks (Schnitt) und des Oberflächenstylings. Nun kann sich der Simulationsprozess voll auf die Simulation des Stoffverhaltens konzentrieren, während die Visualisierung sich um Oberflächendetails, Beleuchtung, Materialien und Selbstabschattung kümmert. Des Weiteren stehen dem Visualiserungsprozess hierdurch semantische Informationen zur Verfügung, die eine Reduktion der Komplexität des Schattierungsproblems erlauben. Auf diese Weise kann ein viel höherer Grad an Oberflächenkomplexität in einem interaktiven virtuellen Prototypen-System erreicht werden, als es mit den gegenwärtigen bestehenden Ansätzen durchgeführt werden kann.

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