Conformal Geometric Algebra (CGA) is a framework that allows the representation of objects, such as points, planes and spheres, and deformations, such as translations, rotations and dilations as uniform vectors, called multivectors. In this work, we demonstrate the merits of multivector usage with a novel, integrated rigged character simulation framework based on CGA. In such a framework, and for the first time, one may perform real-time cuts and tears as well as drill holes on a rigged 3D model. These operations can be performed before and/or after model animation, while maintaining deformation topology. Moreover, our framework permits generation of intermediate keyframes on-the-fly based on user input, apart from the frames provided in the model data. We are motivated to use CGA as it is the lowest-dimension extension of dual-quaternion algebra that amends the shortcomings of the majority of existing animation and deformation techniques. Specifically, we no longer need to maintain objects of multiple algebras and constantly transmute between them, such as matrices, quaternions and dual-quaternions, and we can effortlessly apply dilations. Using such an all-in-one geometric framework allows for better maintenance and optimization and enables easier interpolation and application of all native deformations. Furthermore, we present these three novel algorithms in a single CGA representation which enables cutting, tearing and drilling of the input rigged model, where the output model can be further re-deformed in interactive frame rates. These close to real-time cut,tear and drill algorithms can enable a new suite of applications, especially under the scope of a medical VR simulation.


翻译:复变代数( CGA ) 是一个框架, 用于表达对象, 如点、 平面和球体, 以及变形, 如翻译、 旋转和变形, 被称作多矢量 。 在这项工作中, 我们用基于 CGA 的新型、 集成操纵性字符模拟框架来展示多矢量使用的好处。 在这样一个框架内, 第一次, 人们可以实时切换和流泪, 以及钻探一个被操纵的 3D 模型。 这些操作可以在模型动画之前和/ 或之后进行, 并保持变形的表情。 此外, 我们的框架允许根据用户输入, 生成中间键框架, 并进行转换。 除了模型数据提供的框架之外, 我们愿意使用多矢量使用多倍量的多倍量使用, 多位数以及变色素的钻孔洞洞洞洞。 具体地, 我们不再需要保持多个变数的变数, 并且不断转换它们之间的变形, 比如, 矩阵, 和双向更精确的变形, 更精确的变形, 我们也可以使用这些变形的 的 。

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