A comparative study of methods for simulation of virtual fabrics with particulate systems

Physically based cloth animation has gained much attention from researchers in the last two decades, due to the challenges of realism and performance placed by the film and game industries, as well as by the applications of virtual reality and e-commerce. Consequently, there have been overwhelming achievements in this area, and several approaches have been proposed for modeling and simulating the dynamic behavior of cloth. Modeling cloth as a mass-spring system has been widely used, because of its simplicity and since it leads to more efficient numerical solutions to the governing differential equations. These numerical integration methods are divided into two main categories: explicit integration methods and implicit integration methods. A deeper understanding about their use in cloth simulations is still in order. Thus, the objective of this work is to analyze the integration methods most commonly used in the literature of cloth simulation, based on particle systems, to understand the advantages and disadvantages of their use. A comparative study of those methods is done, considering the criteria of animation realism, computational effort and numerical stability.Animação baseada em Física ganhou muita atenção dos pesquisadores nas últimas duas décadas, por causa dos desafios de realismo e desempenho propostos pelas indústrias de filme e jogos, bem como pelas aplicações de realidade virtual e comércio eletrônico. Consequentemente, foram feitos avanços significativos nessa área, e várias abordagens foram propostas, tanto para a modelagem de tecidos, quanto para a simulação de seu comportamento dinâmico. Modelar tecido como um sistema massa-mola tem sido uma técnica amplamente utilizada, por causa de sua simplicidade, e porque ela permite soluções numéricas mais eficientes para as equações diferenciais que governam o problema. Esses métodos de integração são divididos em duas categorias principais: os métodos explícitos e os métodos implícitos. Um conhecimento mais aprofundado sobre o uso desses métodos no contexto de simulação dinâmica de tecidos ainda é pertinente. Dessa forma, o objetivo desta dissertação é analisar os métodos de integração mais comumente usados na literatura sobre simulação de tecidos baseados em sistemas de partículas, para entender melhor suas vantagens e desvantagens. Um estudo comparativo desses métodos é feito, considerando os critérios de realismo de animação, esforço computacional e estabilidade numérica