1、基于物理的計算機動畫起步于上世紀八十年代并迅速成為圖形學領域的熱點；從上世紀九十年代開始在電影工業(yè)中得到應用。基于物理的計算機動畫改變了傳統(tǒng)的動畫制作方法。它一方面使動畫師們從手工繪制各種運動動畫中解脫出來；另一方面更重要的是，它使得計算機動畫中物體的運動更加自然真實，表現(xiàn)出僅靠人的想象難以表現(xiàn)的運動細節(jié)。這一點，在近年來發(fā)展迅速的視頻游戲中得到了很好的體現(xiàn)。與傳統(tǒng)電影不同的是，游戲中的許多動畫必須被實時的渲染，且能夠實時的依據(jù)玩家千變

2、萬化的操作產(chǎn)生互動。因而，基于物理的動畫便成為游戲制作者們解決問題的途徑。然而，物理動畫在游戲中的應用還比較初級，仍然面臨著兩大困難：一方面，對于該領域的研究還不盡成熟，一些模擬方法甚至本身的物理理論都還有待探索；另一方面，許多現(xiàn)有的物理理論比較復雜，無法滿足游戲對實效性的要求，為應用帶來了困難。本文基于游戲物理引擎的思想對游戲中物理動畫的應用進行了研究。
　　本文所設計的物理引擎包括對剛體、粒子、布料、關節(jié)動畫、流體、水流的模擬

3、以及GPU加速技術。設計中首先需要考慮兩點：一是如何對各類模型進行表現(xiàn)跟計算，在滿足時效性的前提下滿足統(tǒng)一性；二是各類模型之間應如何組織并能夠產(chǎn)生合理的碰撞交互。針對第一點，我們將剛體，粒子，布料與關節(jié)動畫都看作是粒子與約束條件的組合并采用Verlet積分法與高斯－塞德爾迭代法加以計算；對于流體與水流動畫，則統(tǒng)一為基于GPU加速的流體計算。對于第二點，考慮到固定時間步長與三維圖形表現(xiàn)，我們將各類模型的碰撞檢測統(tǒng)一為直線與三角形相交性檢測