کتاب صوتی دنیای واقعی در کامپیوتر: آموزش جامع مدل‌سازی و انیمیشن مبتنی بر فیزیک

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره دنیای واقعی در کامپیوتر: آموزش جامع مدل‌سازی و انیمیشن مبتنی بر فیزیک

موضوع کلی: شبیه‌سازی و انیمیشن فیزیکی

موضوع میانی: مبانی مدل‌سازی مبتنی بر فیزیک

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه‌ای بر شبیه‌سازی مبتنی بر فیزیک
• 2. چرا شبیه‌سازی مبتنی بر فیزیک؟
• 3. کاربردها و پتانسیل‌های مدل‌سازی فیزیکی
• 4. تاریخچه مختصر مدل‌سازی فیزیکی
• 5. مفاهیم اساسی فیزیک برای مدل‌سازی
• 6. بررسی مقدماتی معادلات دیفرانسیل
• 7. حالت سیستم و متغیرهای حالت
• 8. انرژی، کار و توان در سیستم‌های فیزیکی
• 9. قوانین پایستگی (ماده، انرژی، تکانه)
• 10. مبانی سینماتیک: حرکت اجسام
• 11. موقعیت، سرعت و شتاب
• 12. حرکت خطی و زاویه‌ای
• 13. توصیف حرکت با استفاده از بردارها
• 14. مبانی دینامیک: علل حرکت
• 15. قانون اول نیوتن (قانون لختی)
• 16. قانون دوم نیوتن (F=ma)
• 17. قانون سوم نیوتن (عمل و عکس‌العمل)
• 18. نیروها در فیزیک: انواع متداول
• 19. نیروی گرانش
• 20. نیروی فنر
• 21. نیروی ویسکوزیته (اصطکاک سیال)
• 22. نیروی اصطکاک خشک (رانشی و لغزشی)
• 23. نیروهای خارجی و داخلی
• 24. توصیف حرکت با معادلات دیفرانسیل مرتبه دوم
• 25. حل معادلات دیفرانسیل: روش‌های عددی
• 26. روش اویلر ساده
• 27. روش اویلر نیم-قدم
• 28. روش رونگه-کوتا مرتبه چهارم (RK4)
• 29. انتخاب گام زمانی مناسب
• 30. پایداری عددی روش‌های انتگرال‌گیری
• 31. مدل‌سازی جسم صلب: مفاهیم اولیه
• 32. موقعیت و جهت‌گیری جسم صلب
• 33. ماتریس‌های دوران
• 34. کواترنیون‌ها برای نمایش جهت‌گیری
• 35. سرعت خطی و زاویه‌ای جسم صلب
• 36. تکانه خطی و زاویه‌ای
• 37. گشتاور اینرسی (اینرسی تنسور)
• 38. انرژی جنبشی جسم صلب
• 39. تبدیل مختصات
• 40. مدل‌سازی جسم صلب: دینامیک
• 41. معادلات دینامیک اویلر-لاگرانژ
• 42. معادلات دینامیک نیوتن-اویلر
• 43. تکانه زاویه‌ای و گشتاور
• 44. محاسبه گشتاور اینرسی برای اشکال ساده
• 45. تلفیق گشتاور اینرسی با دوران
• 46. موانع و برخوردها
• 47. مفهوم برخورد در شبیه‌سازی
• 48. تشخیص برخورد (Collision Detection)
• 49. اشکال هندسی ساده برای تشخیص برخورد (کره، جعبه)
• 50. فواصل و تشخیص برخورد بین اشکال
• 51. کیسه‌های مرزی (Bounding Volumes)
• 52. برخورد نقطه با شکل
• 53. برخورد دو شکل با یکدیگر
• 54. پاسخ به برخورد (Collision Response)
• 55. مکانیک برخورد: برخورد الاستیک و غیرالاستیک
• 56. ضریب بازگشت (Coefficient of Restitution)
• 57. حفظ تکانه در برخورد
• 58. حساب کردن نیروهای برخورد
• 59. همپوشانی و نفوذ (Penetration)
• 60. ممانعت از نفوذ (Penetration Constraint)
• 61. حل کننده های برخورد
• 62. سیستم‌های ذرات
• 63. مدل‌سازی سیستم‌های ذرات
• 64. قوانین حرکت برای ذرات
• 65. تعامل بین ذرات
• 66. شبیه‌سازی حرکات تصادفی (Brownian Motion)
• 67. کاربرد سیستم‌های ذرات در جلوه‌های ویژه
• 68. مدل‌سازی سیالات: مقدمات
• 69. مفهوم سیال و خواص آن
• 70. معادلات ناویه-استوکس (Navier-Stokes Equations)
• 71. معادلات ناویه-استوکس: تقریبات رایج
• 72. مدل‌سازی سیالات مبتنی بر شبکه (Grid-based Fluids)
• 73. روش تفاضل محدود (Finite Difference Method)
• 74. انتگرال‌گیری زمانی برای سیالات
• 75. شرایط مرزی در سیالات
• 76. شبیه‌سازی سیالات: روش‌های پیشرفته
• 77. روش مکعبات سیال (Fluid Cubes)
• 78. روش Aarakocra
• 79. روش Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)
• 80. مزایا و معایب روش SPH
• 81. کاربرد SPH در شبیه‌سازی مایعات و گازها
• 82. مدل‌سازی جامدات: مقدمات
• 83. مدل‌سازی جامدات با استفاده از اجزای محدود (Finite Element Method - FEM)
• 84. مفاهیم اساسی FEM
• 85. تقسیم جامد به المان‌ها
• 86. توابع شکل (Shape Functions)
• 87. معادلات حاکم در FEM
• 88. شبیه‌سازی جامدات: الاستیسیته
• 89. مدل‌سازی مواد الاستیک
• 90. تنش و کرنش (Stress and Strain)
• 91. قانون هوک (Hooke's Law)
• 92. مباحث مربوط به پلاستیسیته
• 93. مدل‌سازی پلاستیسیته: تسلیم و تنوع
• 94. نرم‌افزارهای مدل‌سازی فیزیکی
• 95. مروری بر موتورهای فیزیکی رایج (PhysX, Bullet, Havok)
• 96. انتخاب موتور فیزیکی مناسب
• 97. یکپارچه‌سازی موتور فیزیکی با موتورهای گرافیکی
• 98. تنظیم پارامترهای فیزیکی
• 99. تست و اشکال‌زدایی در شبیه‌سازی فیزیکی
• 100. بهینه‌سازی عملکرد شبیه‌سازی