基于OpenGL与Perlin噪声的3D地形仿真

随着互联网技术的革新与进步, 3D仿真技术在游戏、动漫中的应用愈发显得重要.针对随机中点位移法生成的山体缺乏较好的细节性以及失真性问题,本文提出一种基于OpenGL与Perlin噪声算法生成仿真3D地形环境的方法.传统Perlin噪声算法生成的高程图较为平缓,因此采用分形及湍流算法对高程图进行优化,可以产生明显冲突,更符合山峰的特征.针对地形图像贴图过程中出现的过渡断层现象,采用分层采样策略,使图像呈现更加自然.在光照添加的过程中,提出了多次二分平均算法计算平面法线向量,在山体光线的呈现上有更加圆滑的效果.实验结果表明,该方法可以很好地创建3D地形的三维网格,同时能够表现出良好的仿真效果.     

一种结合双线性插值和Perlin Noise的地形生成算法

针对传统三维地形生成算法在生成大规模地形数据时用时较多的问题,提出了一种结合双线性插值和Perlin Noise的地形生成算法.该方法首先将初始地形数据进行扩展,之后利用双线性插值和Perlin Noise进行地形细节生成.该方法能够有效降低生成大规模地形数据时的时间,并且该算法还可利用低分率地形数据生成高分辨率地形数据.     

虚拟海洋场景的实时模拟研究与实现

为了提高虚拟海洋场景的实时性和真实感,提出了用多重Perlin噪声的叠加和波浪粒子相结合的方法建立实时海洋动画系统.该系统采用Perlin噪声和投影网格绘制技术模拟海面几何形态;并采用Perlin噪声和波浪粒子来跟踪水波的运动,从而快速、简便地实现了水上物体运动产生的水波特效;在光影效果上加入纹理技术建立光照模型,生成了复杂的、真实感强的海洋场景.仿真实验结果表明,该方法适用于大多数流体的模拟,渲染的海洋场景具有很好的真实感和时效性.     

一种新的兼具自动性和可控性的地形生成方法

文章给出了一种面向虚拟环境的地形自动生成新方法。首先引入Perlin噪声作为地形高度生成器的基本模型,通过控制噪声的幅度和频率,生成形态各异的地形特征模板,然后从分形理论中的fBM数学模型出发,使用中点位移法对特征模板进行迭代处理,进一步生成丰富的地形细节。该方法的主要优点是自动性和可控性的结合,一方面根据设定的参数可以自动生成特征模板,以少量的数据来表征地形大致外貌,另一方面通过控制分形迭代参数,可以生成任意层次的地形细节。实践证明,用该方法在普通PC平台上能够生成真实感较强的地形,是一种在虚拟环境中自动产生地形的实用方法。     

基于屏幕空间的海洋仿真的研究与实现

针对海洋模拟仿真中真实性和实时性难以均衡的难题,提出一种基于频谱统计模型和Perlin噪声模型对海浪建模,应用快速傅里叶变换(FFT)生成高度场并与Perlin噪声高度场线性混合的方法。把在屏幕空间生成的高度场网格点通过算法投射到世界空间生成合适的网格,利用统一计算设备架构(CUDA)高效的并行计算能力把复杂的模型数据转移到图形处理器(GPU)中进行处理。实验结果表明,该方法在保持场景真实性的同时,有效降低了计算复杂度,提高了绘制实时性。     

一种面向虚拟环境的真实感水波面建模算法

给出了一种新型的模拟真实感水波面的建模算法．引入Perlin噪声作为水面高度场动态变化的激励源，依靠噪声的平滑特性来模拟水面连续动荡变化的效果．为了避免对每个水面网格点进行噪声计算，使用了准均匀B样条曲面来构造水波面，将噪声施加于B样条曲面的特征控制点，间接地控制水面高度场，这样在不增加噪声计算量的情况下可以对水面进行高分辨率的细分，而B样条曲面的生成速度依靠图形硬件的加速功能得以保证．用独立于视点的Cube Map纹理映射技术模拟了水面的反射效果，用跟踪视向量对应的折射向量的方法模拟了折射效果．实践证明，用该算法模型在普通PC平台上即可实时模拟真实感水波面．     

基于Perlin噪声的海面仿真在Vega Prime中的应用*

针对Vega Prime自带海洋模块中海浪随机性不强和海面网格划分简单的不足,以OpenGL为基础将基于Perlin噪声的海面仿真应用到Vega Prime中。Perlin噪声的生成采用计算机运算最快的位运算方法,减小海面高度场的计算时间;通过采用投影网格的方法实现视点相适应网格的计算,生成自然的投影网格,并利用CG对显卡编程进行实时光照渲染。测试结果表明该方法的帧数大于Vega Prime(version 2.2)中自带海洋模块的帧数,弥补了Vega Prime自带海洋模块的不足,增强了海面场景的实时性     

一种简易的织物表面外观模拟方法

在织物CAD系统中加入织物表面外观模拟功能,将极大地提高系统的性能,也是如今数码纺织时代对织物设计的新要求.本文先简要地介绍织物外观模拟系统的基本原理与总体结构,指出纱线外观和织物表面纱线交织结构是织物模拟中的两个重要因素.随后提出一个"三亮度色纱模型",用于表示纱线在织物中的形态,该模型简单,且易于实现,得到的效果良好.在这个模型基础上,叠加由Perlin噪声函数产生的毛羽纹理,生成带有毛羽的纱线外观.最后给出几个织物外观模拟的实例,并对本文进行了总结.     

面向虚拟环境的真实感漫游湖面建模算法

提出了一种面向虚拟漫游的太湖湖面建模算法。引入了Johanson投影网格法,避免了多分辨率LOD的龟裂问题,将视空间里生成的网格投影到世界空间中。为了提高渲染效率,避免对投影到世界空间中的每个湖面网格点进行噪声计算,采用了准均匀B样条曲面来构造湖水水面,将Perlin噪声施加于B样条曲面的特征控制点,间接地控制水面高度。依靠图形硬件的加速功能保证了B样条曲面的生成速度。实验表明,用该算法可以在普通PC平台上实时模拟漫游太湖的真实场景。     

一种云场景的实时渲染方法

探讨了真实感云场景的模拟技术,设计了一种云场景的实时渲染方法。基于Perlin噪声建模生成云浓度图,并采用考虑浓度的Phong光照模型与单向散射光照模型,分别计算反射光和透射光,改善了传统方法无法真实反映不同角度太阳光照的问题,实现了不同时段动态云场景的绘制。通过引入基于GPU的Bumping纹理算法与Render-to-Texture技术,极大提高了云场景的渲染速度。实验结果进一步表明该方法能够同时满足真实感与实时性两个方面的要求。     

基于柏林噪声的中国水墨画仿真算法

为了实现中国水墨画的计算机仿真,基于对水墨画感性艺术效果的分析,提出了基于柏林噪声的中国水墨画仿真算法。该算法运用柏林噪声的基本理论,通过构造随机噪声函数、插值干扰函数等方法来实现水墨画的特征效果。仿真结果证明该算法较成功地模拟了中国水墨画的典型艺术效果。     

一种新的三维地景库的建模方法

针对传统的模拟器计算机成像系统之不足,提出了1种新的视景系统的建模方法,即基于矢量数字地图的三维地景生成算法。该算法以矢量地图为约束,各种地表纹理作为输入样图,用矢量地图中的高程信息构建三维地形网格,并根据矢量数字地图中图元之间的不同属性映射相应的纹理,得到了与矢量数字地图相一致的三维地景。与传统的地景库生成算法相比,新算法生成的三维地景更加真实精确;解决了以往地景库一经生成就无法更改的问题;具有一定的预测和重现场景的功能;缩短了地景库的开发周期,降低了开发成本。同时,运用了基于视点的地景数据动态调度策略,可实现真实场景的实时绘制。     

基于小波的地形连续快速绘制技术*

利用小波变换的多分辨率特性构建了地面高程数据的动态多分辨率模型，通过小波渐近重构算法解决了多分辨率模型间的平滑过渡问题，通过缝补解决了不同分辨率地形块间的裂缝问题，实现了对大规模地形的视点相关的连续快速绘制，通过实验进行了验证。     

过程性纹理映射的FPGA动态生成

在FPGA可编程硬件平台上设计实现了基于珀林噪声函数的过程性纹理生成算法.该算法充分利用了FPGA硬件设计的优势,针对这一算法基于像素密集求解的特点,更快、更好地进行设计实现.利用该算法可以实时地生成许多不同的自然材质或现象的纹理,如木料、云石、云朵等,其纹理可以随时间动态变换,以产生真实的运动效果.文中采用了一种新的珀林（Perlin）噪声函数,以充分应用硬件电路的结构特点,耗费较少的硬件资源,达到各种运算单元（如加法和乘法）模块的组合和高度复用.