海战场环境下船体建模技术研究

虚拟海战场的三维船体建模与实时显示是构成虚拟海战场视景仿真系统的重要部分,包括几何形体建模、纹理映射以及视觉效果处理等内容。利用VC作为开发工具,Oracle作为舰船性能结构数据库管理软件,OPenGL作为图形API,通过完成一个仿真模型,提出了解决建模逼真度与仿真实时性矛盾的一些措施。     

机群作战视景仿真系统的设计与实现

针对空间战场三维图像显示技术的需求,该文采用MultiGen Creator作为建模工具,Vega作为实时仿真驱动软件,在SGI图形工作站上开发了虚拟机群作战视景仿真系统,设计了系统软硬件体系结构,解决了地形分块、地形LOD（Level of Detail,层次细节）等大规模地形管理以及与飞行仿真系统的广播内存实时网络接口连接等技术,实现了空间战场环境、特效的逼真显示.仿真结果表明,该系统满足仿真实时性和逼真度指标要求,增加了飞行视景仿真的＂沉浸＂感.     

海战场环境仿真系统的三维建模与实时仿真

＂海战场仿真系统＂作为舰艇编队作战仿真系统的显示模块,属于战术级的仿真应用,对仿真数据精度和视景特效有较高的要求,性能的优劣决定了作战仿真的逼真度和可信度。为解决上述问题,利用HLA的海战场环境仿真系统的功能和组成,提出了海战场地形和实体建模过程和具体可行的实现方法,并详细说明了三维视景显示台开发的关键技术和主要过程,有效解决了Vp线程的协调控制、目标实体的动态加载、多通道的海战场态势浏览和攻击特效的生成等技术问题,通过仿真实验表明,在PC图形工作站上实现了满足实时性要求的海战场综合环境仿真系统三维视景显控功能。     

虚实结合虚拟战场场景生成技术研究

阐述了虚实结合构建虚拟战场场景的基本思想,将虚景和实景相结合,对于需要操纵和改变外观轮廓形状的目标视景采用虚景即基于几何模型的方法建模,对于环境视景采用实景即基于图像（IBR）的方法建模,并对这两种模型进行图像合成,实现的场景既具有很好的真实感,又具有很好的实时性和可操纵性。实现了一个图像和几何模型相结合的虚拟战场视景系统,介绍了系统的结构、目标视景三维模型生成、环境视景的生成及虚拟场景图像生成与显示等关键技术。     

OpenGL中模拟目标与实时场景的融合技术

为了使视景仿真达到实时性和逼真性的双重要求,介绍了一种基于实时视频的真实背景与仿真模型进行融合的仿真场景实现技术.使用视频应用程序软件工具包VFW(Video for Windows)捕获实时视频形成真实纹理,在OpenGL仿真系统中将真实纹理代替传统的三维背景建模,建立了飞机在高空俯视地面的具有层次变化的仿真场景.实验证明这种方法不但简化了视景仿真步骤,节省了背景建模时间,而且增加了逼真度,易于实现场景的快速仿真.     

基于OpenGL的海战场视景仿真系统

设计了基于OpenGL的三维海战场视景仿真系统,解决了地形环境和实体行为建模等技术,该系统在满足实时性的同时提供了逼真的视觉效果,增加了海战场环境视景仿真的沉浸感。     

基于Vega的特殊效果三维可视化仿真

在OpenGL、Perfonner等主流开发平台上作特殊效果编程，常显得繁冗复杂。应用Vega工具，通过预定的扩展接口，可方便实现多种特殊效果，在体现视景仿真高逼真度的同时提高编程效率。采用Multigen公司的Lynx工具构建了虚拟场景应用定义文件，分析了特殊效果的主要涉及参数，结合C＋＋语言编程实现了一个小型三维作战仿真环境，用实例表现出在可视化仿真系统中基于Vega平台的特殊效果的实现方法。     

虚拟地空战场通用视景仿真软件系统的设计

针对地空战场仿真的三维演示需求,基于高层三维图形开发环境设计了一套通用的视景仿真软件系统,适应于实时数据、人工规划路径等多种仿真驱动形式。使用MultiGenCreator建立了三维武器实体和地景模型;基于Vega仿真软件环境开发天空、地面背景和战场特效;利用大规模地形管理技术解决计算机对战场大地形实时处理能力不足的缺陷;通过设计粒子系统模拟了各种复杂的场景特效;利用C++编程,调用VegaAPI函数,开发了视景仿真程序。开发和应用结果表明,该系统灵活通用,效果生动,并且比以往直接基于OpenGL图形库开发的视景仿真软件提高了画面逼真度,缩短了开发周期。     

视景数据库建模优化技术研究与应用

为了提高视景仿真的实时性,降低视景系统资源开销,采用视景数据库建模的综合优化技术和方法,研究了三维虚拟场景建模关键技术,并在实际项目中进行了应用。优化建模技术使得视景数据读取迅速,仿真效果真实流畅。     

虚拟现实建模技术在数字化发射场中的应用

建立数字化发射场是卫星发射信息化和应急保障的基础。本文结合某卫星发射场实时性和交互性视景仿真实现的特点，采用基于三维几何模型的建模及动态显示技术的虚拟场景创建方法，讨论了虚拟漫游系统中建模流程、方法，以及关键技术的实现，分析了通用的三维场景建模的技术路线和流程，给出了地物、天空和实体模型构建的实际解决方案、方法，讨论了基于MultiGen Creator的模型格式转换、纹理贴图、模型简化、LOD技术、DOF技术等建模关键技术。采用MultiGen Creator和Vega软件平台，开发出了一个桌面型的虚拟发射场仿真系统，实现了发射场的数字化和卫星发射的实时仿真。     

空间近距操作视景仿真系统研究

在空间近距操作仿真中,根据航天器飞行轨迹和外部环境因素的影响实时的仿真控制航天器的位置、姿态与特效是关键点。通过对航天器飞行轨迹的数字仿真数据和飞行过程中特效的研究,采用数字仿真数据作为飞行状态数据库,基于软件平台Creator和Vega开发出空间近距操作视景仿真系统。对该系统的设计和实现进行研究,通过系统总体框架和场景的几何建模及动力学建模,实现了追踪航天器从最初机动到最终逼近目标航天器以及完成操作的精确仿真,较好地解决了飞行中航天器的位置、姿态控制和各飞行阶段特效的生成等问题,具有较好的实时性。     

模拟演练态势回放系统的设计与实现

态势回放是模拟演练仿真系统的重要组成部分,可以协助参演人员对演练过程进行分析和评估.大型模拟演练仿真中,态势回放系统的数据量庞大,并且对绘制的实时性有较高要求.针对以上特点,提出一种海量数据动态调度传输方法和基于OpenGL的实时绘制方法,设计并实现具有良好扩展性和可移植性的态势回放系统.实验结果表明,该系统表现态势丰富清晰,能够满足大型模拟演练系统态势回放的需求.     

基于Vega Prime的灭火飞机投水特效模拟

为了模拟某型灭火飞机的投水特效,主要研究了基于粒子系统的投水特效.首先阐述了Vega Prime特殊效果模块中粒子系统的基本原理,然后采用面向视点的多边形来表示水粒子,通过具体设置粒子系统中粒子的颜色、透明度、大小、纹理、速度和位置等属性,逼真的模拟了飞机的投水特效.在模拟的过程中,将环境影响因素考虑进去,使用Vega Prime的API函数实现投水特效的实时性,同时将飞机坐标系中的速度转换到渲染的场景坐标系中,实现了投水特效随着飞机运动的效果.实践证明,使用粒子系统模拟飞机的投水特效,使三维真实感更强.     

水中武器仿真系统中的HLA环境成员

为使训练具有真实、逼真的效果,对水雷作战环境的合成是一个至关重要的环节.根据水雷作战的特点和环境,通过环境数据采集和实时变化模型,构建了一个水雷作战环境.在作战环境仿真过程中,对象的状态、运动等,都会受到环境的影响.为反映出这些影响因素,并保持其一致性,在HLA(high level architecture)仿真中设计专用的环境成员,通过统一的接口,实现对所有环境数据的统一控制.通过在水中武器综合仿真系统中的实际应用,很好的完成了仿真任务.     

虚拟飞行场景中事故特效的实时仿真

针对飞机的虚拟飞行仿真中,飞行事故仿真的真实感不强的问题,基于粒子系统, 结合动力学模型,实时渲染了爆炸、火焰、烟雾等飞行事故常见特效。使用四边形粒子代替传统 点粒子,结合纹理映射技术和融合技术,将真实感较强的纹理贴图与背景的帧缓存按照预设的融 合因子进行深度融合,提高了特效的真实感和实时性。通过粒子系统碰撞检测的方法,模拟烟雾 在飞机机舱内扩散,与舱壁发生碰撞的效果。搭建出模拟飞行的虚拟现实仿真系统,实现真实感 和沉浸感都很强的飞机爆炸、起火和冒烟等事故场景实时仿真。     

基于粒子系统的污染气流扩散仿真

在虚拟场景中进行污染仿真实验时,需要对逼真度和实时性进行权衡。基于粒子系统给出一个模拟污染气流扩散的方法,用户通过调整粒子动力学方程中的参数可观察污染气流在不同环境下的运动变化。利用浓度场内空间粒子大小与透明度的逐渐变化,实现烟雾生成的逼真效果,达到降低粒子数量的目的。实验结果显示,该方法在普通PC平台上可以获得实时的绘制速度。     

异构分布式实时仿真系统的容错调度算法

异构分布式实时仿真系统是一类特殊的实时系统,基于改进的SP(spare processor)容错模型(checkpoint-based spare processor,简称CSP)对其容错问题进行了研究.首先,根据仿真系统的特点提出了两个命题,这是后续工作的基础;而后,基于Markov链对仿真任务的最坏反应时间进行了分析,并提出了仿真任务的可调度性分析规则;最后,基于CSP容错模型和上述可调度分析规则提出了异构分布式实时仿真系统的容错调度算法CSP-RTFT.算法的仿真结果表明:该算法较之基于SP模型的算法SP-RTFT可获得更好的稳定性、更高的任务接收率;缺点是资源利用率比PB模型下的算法要低.     

分布式汽车驾驶交互仿真系统的实现

以驾驶模拟器的视景系统作为对象,提出了图像建模与几何建模相结合的建模方法,实现了以较少的系统消耗达到更加真实的视景仿真效果;采用基于Cg的"Shader"新技术,实现了虚拟环境中的动态流体特效和多层次纹理细节级别的良好效果;自主研发了基于计算机群集的多通道屏幕投影与显示技术,满足了沉浸式虚拟驾驶演示环境的特殊要求;实现了基于网络的分布式多客户、同场景的交互驾驶与实时通信对话.文中方法对分布式交互仿真系统的研究与开发有一定的参考价值.     

An fast simulation tool for fluid animation in VR application based on GPUs

Multimedia Tools and Applications - Realistic and real-time simulation of fluid animation is widely used to the application of virtual reality(VR) such as VR game, special effect in film, augmented...