PhysRig: 可微分物理蒙皮与骨骼绑定框架，用于真实感关节对象建模

蒙皮和绑定是动画、关节对象重建、运动迁移和4D生成中的核心组成部分。现有方法主要依赖于线性混合蒙皮（LBS），因为它具有简单性和可微性。然而，LBS会引入诸如体积损失和不自然形变等伪影，并且它无法模拟软组织、毛发和柔性附件（例如，象鼻、耳朵和脂肪组织）等弹性材料。在这项工作中，我们提出了PhysRig：一个可微的基于物理的蒙皮和绑定框架，它通过将刚性骨架嵌入到体素表示（例如，四面体网格）中来克服这些局限性，该体素表示被模拟为由动画骨架驱动的可变形软体结构。我们的方法利用连续介质力学，并将对象离散化为嵌入在欧拉背景网格中的粒子，以确保在材料属性和骨骼运动方面都具有可微性。此外，我们引入了材料原型，显著减少了学习空间，同时保持了高表现力。为了评估我们的框架，我们使用来自Objaverse、The Amazing Animals Zoo和MixaMo的网格构建了一个全面的合成数据集，涵盖了不同的对象类别和运动模式。我们的方法始终优于传统的基于LBS的方法，生成更真实和物理上更合理的结果。此外，我们还在姿态迁移任务中展示了我们框架的适用性，突出了其在关节对象建模方面的多功能性。