OmniBody: KAISTs Echtzeitsimulation für schneidbare und zerreißbare weiche Körper

OmniBody ist ein von den Forschenden Jewoo Shin und Jinah Park am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) entwickelter Simulationsansatz zur Verformung, zum Schneiden und zum Zerreißen weicher Körper. Die Arbeit wurde im Rahmen der Animation-&-Simulation-Poster auf der SIGGRAPH 2026 vorgestellt; ein Interview, in dem Shin die Forschung erläutert, erschien am 12. Oktober 2026. Der zentrale Unterschied von OmniBody: Wird ein Körper geschnitten, verwaltet das System die Verbindungen zwischen Partikeln, statt die Netzstruktur neu aufzubauen.

Lokale Simulation mit Ellipsoidpartikeln

Anstelle herkömmlicher Netze aus verbundenen Eckpunkten und Flächen nutzt OmniBody voxel-ausgerichtete, orientierte Ellipsoidpartikel. Lokale Extended-Position-Based-Dynamics-(XPBD-)Constraints zwischen den Partikeln bestimmen Kontakt, Biegung, Elastizität, Volumenerhaltung und Bruchverhalten. Im Ansatz der Forschenden ergibt sich die Bewegung des Gesamtkörpers aus dem Zusammenspiel dieser lokalen Interaktionen. Das Verfahren benötigt weder den Aufbau einer Matrix noch das Lösen eines linearen Gleichungssystems.

Da sich die einzelnen Constraints separat abstimmen lassen, können unterschiedliche Materialreaktionen erzeugt werden. Eine höhere Compliance des Kontakt-Constraints sorgt beispielsweise für ein stärker gelartiges Verhalten, während sich über die Einstellungen zur Volumenerhaltung verändern lässt, wie gut ein Körper Dehnung und Kompression toleriert. Laut Shin können diese Parameter während des Betriebs angepasst werden.

Wie funktionieren Schneiden und Reißen?

Beim Reißen wird die Verbindung zwischen benachbarten Partikeln dauerhaft entfernt, sobald der Abstand zwischen ihren Oberflächen einen Schwellenwert überschreitet. Beim Schneiden werden die Kontaktverbindungen deaktiviert, die entlang der Bahn eines virtuellen Schneidwerkzeugs liegen. So sollen Schritte wie das Duplizieren von Eckpunkten und das Neuerzeugen des Netzes vermieden werden, die bei netzbasierten Verfahren für eine Änderung der Topologie erforderlich sein können.

Das Verfahren ist jedoch eher auf allgemeines Reißen und Zerbrechen ausgelegt als darauf, einer bestimmten Risslinie präzise zu folgen. Shin zufolge erschwert die gleiche Masse aller Partikel, dass sich ein Bruch entlang einer gewünschten Bahn ausbreitet. Auch die saubere Darstellung der freigelegten Innenflächen geschnittener Körper ist ein noch ungelöstes visuelles Problem. Die aktuelle Darstellung basiert darauf, Partikel direkt zu zeichnen oder ein Netz zu verwenden, das ihrer Bewegung folgt. Beide Optionen haben bei vollständig zerbrechlichen Modellen Einschränkungen.

Leistungsmessungen und Bereiche mit Entwicklungsbedarf

Bei Tests der Forschenden auf einer NVIDIA GeForce RTX 3080 Ti lag die Simulationszeit pro Frame für ein 20³-Raster mit 8.000 Partikeln bei 0,9 Millisekunden. Für ein 40³-Raster mit 64.000 Partikeln wurden rund 3,1 Millisekunden angegeben. In einem anspruchsvolleren Test, bei dem ein gestreckter 40³-Würfel geschnitten wurde, blieb die maximale Framezeit unter 10 Millisekunden. Dies sind die vom Team veröffentlichten Testergebnisse; daraus folgt nicht, dass dieselben Zeiten für andere Szenen und Systeme gelten.

Das Team erklärt, dass sich die Nachbarschaftsstruktur gut für die GPU-Parallelisierung eignet, da sie die Constraints in drei Gruppen für die x-, y- und z-Achse aufteilt. OmniBody befindet sich jedoch weiterhin in der Entwicklung. Zu den Bereichen mit Optimierungsbedarf zählen die sequenzielle Ausführung vieler kleiner Operationen und die Speicherstruktur pro Partikel. Die Forschenden weisen außerdem darauf hin, dass das physikalische Verhalten nicht in jedem Fall realistische Ergebnisse liefert und die Interaktionen zwischen mehreren Objekten robuster werden müssen.

Auswirkungen auf Architektur- und Visualisierungs-Workflows

Nach den derzeit verfügbaren Informationen ist OmniBody keine Funktion einer Architekturmodellierungs- oder Visualisierungssoftware, sondern ein Forschungsprojekt zu interaktiven, verformbaren Objekten. Für Architektinnen und Architekten, Innenarchitektinnen und Innenarchitekten sowie Archviz-Teams ist es daher nicht als ein Werkzeug zu verstehen, das sich bereits direkt in die Produktionspipeline integrieren lässt. Vielmehr zeigt der Ansatz, wie sich physisch veränderbare Objekte in virtuellen Umgebungen simulieren lassen. Teams, die interaktive Erlebnisse oder XR-Szenarien entwickeln, können mögliche Einsatzbereiche solcher Interaktionen im Blick behalten.

Vor einer Bewertung für einen Produktions-Workflow sollten die Kompatibilität mit den vorgesehenen Programmen und Engines, die benötigte Hardware und die Lizenzbedingungen geprüft werden. In der Quelle werden keine konkreten Angaben zu Integration oder Lizenzierung gemacht. Auch die Darstellung der nach einem Schnitt freigelegten Oberflächen kann die visuelle Qualität beeinflussen. Shin plädiert nicht dafür, bestehende Verfahren für weiche Körper oder Stoffe in jedem Anwendungsfall zu ersetzen. Wo vorab definierte Bruch- oder Netzschneidetechniken ausreichen, dürfte der Vorteil von OmniBody begrenzter sein.