PhysGaussian: 생성 역학을 위한 물리 통합 3D 가우시안

초록

본 논문에서는 물리적으로 근거를 둔 뉴턴 역학을 3D 가우시안에 원활하게 통합하여 고품질의 새로운 동작 합성을 달성하는 새로운 방법인 PhysGaussian을 소개한다. 맞춤형 Material Point Method(MPM)를 사용하여, 우리의 접근 방식은 연속체 역학 원칙에 따라 진화하는 물리적으로 의미 있는 운동학적 변형 및 기계적 응력 속성으로 3D 가우시안 커널을 풍부하게 한다. 우리 방법의 특징은 물리 시뮬레이션과 시각적 렌더링 간의 원활한 통합이다: 두 구성 요소 모두 동일한 3D 가우시안 커널을 이산 표현으로 사용한다. 이는 삼각형/사면체 메싱, 마칭 큐브, "케이지 메시" 또는 기타 기하학적 임베딩의 필요성을 없애며, "보는 것이 시뮬레이션하는 것이다(WS^2)"라는 원칙을 강조한다. 우리의 방법은 탄성체, 금속, 비뉴턴 유체, 입자 재료 등 다양한 재료에 걸쳐 탁월한 다양성을 보여주며, 새로운 시점과 움직임으로 다양한 시각적 콘텐츠를 생성하는 강력한 능력을 입증한다. 우리의 프로젝트 페이지는 https://xpandora.github.io/PhysGaussian/에서 확인할 수 있다.

English

We introduce PhysGaussian, a new method that seamlessly integrates physically grounded Newtonian dynamics within 3D Gaussians to achieve high-quality novel motion synthesis. Employing a custom Material Point Method (MPM), our approach enriches 3D Gaussian kernels with physically meaningful kinematic deformation and mechanical stress attributes, all evolved in line with continuum mechanics principles. A defining characteristic of our method is the seamless integration between physical simulation and visual rendering: both components utilize the same 3D Gaussian kernels as their discrete representations. This negates the necessity for triangle/tetrahedron meshing, marching cubes, "cage meshes," or any other geometry embedding, highlighting the principle of "what you see is what you simulate (WS^2)." Our method demonstrates exceptional versatility across a wide variety of materials--including elastic entities, metals, non-Newtonian fluids, and granular materials--showcasing its strong capabilities in creating diverse visual content with novel viewpoints and movements. Our project page is at: https://xpandora.github.io/PhysGaussian/

PhysGaussian: 생성 역학을 위한 물리 통합 3D 가우시안

PhysGaussian: Physics-Integrated 3D Gaussians for Generative Dynamics

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