实时稳定的二维烟雾模拟

烟雾模拟是计算机动画模拟的重要组成部分.在模拟过程中保证实时性和稳定性是烟雾动画模拟的一个重要方面.该文的目的是在计算机上模拟出真实感的烟雾.文中采用无粘不可压欧拉方程作为烟雾的基本物理模型,对这种简化的流体方程求解可以加快计算的速度,使模拟的速度加快.数值上,引入了CIP方法的一种改进形式USCIP方法来求解N-S方程的对流项,该方法是无条件稳定的.求解方法的稳定实现了大时间步长模拟,保证了模拟实时性和稳定性,最后模拟得到二维的烟雾效果.实验证明本方法能实时稳定地模拟出具有真实感的二维烟雾效果.     

MacCormack方法优化烟雾模拟中Navier-Stokes方程对流项的求解

烟雾作为大规模虚拟战场和复杂环境仿真中的重要组成部分,对其进行模拟具有重要的意义.针对基于物理方法烟雾模拟中Navier-Stokes方程求解复杂、影响实时性的问题,提出用MacCormack求解Navier-Stokes方程对流项的方法.首先利用前向对流算子求解前向烟雾速度,然后利用后向对流算子求解后向烟雾速度,最后通过误差评估来修正已经计算的前向对流速度,得到下一时刻的烟雾速度.该方法简化了进退误差补偿修正方法对直接影响烟雾模拟实时性和真实性的对流项的求解步骤,从而减少计算时间.实验结果表明,采用文中方法模拟出的效果比较真实,且使基于物理方法的烟雾模拟达到了实时性的要求.     

基于粒子系统的爆炸烟雾模拟

粒子系统是3D技术中模拟烟雾的一种常用方法。本文针对爆炸烟雾的运动方式,通过控制烟雾粒子大小及其运动速度方向以模拟烟雾扩散膨胀,采用粒子法线旋转及粒子采样纹理时顶点旋转来模拟烟雾翻滚效果,通过Alpha混合技术及将粒子四边形转化为球面方法来实现烟雾粒子的绘制过程,使用较少粒子数模拟出较逼真的爆炸烟雾扩散效果。实验表明该方法具有较好的实时性。     

一种基于法线贴图的爆炸烟雾模拟算法*

传统的基于流体动力学和光滑粒子动力学的烟雾绘制方法能模拟出逼真的爆炸烟雾,但性能太低使得其很难满足实时性要求;而一般的基于粒子系统的模拟算法主要针对一般烟雾,需要大量粒子数目且不能得到真实立体的爆炸烟雾效果。本文提出一种基于法线贴图的爆炸烟雾模拟算法,使用法线贴图模拟烟雾粒子的空间立体属性,对其进行随机光照计算,并根据时间衰减颜色;采用简单运动控制模型模拟爆炸烟雾的翻滚与扩散。实验表明,该算法使用很少粒子便能产生极高真实感的爆炸烟雾效果,并且具有很好的实时性。     

烟雾模拟中Navier-Stokes方程的优化求解方法

针对基于物理方法烟雾模拟中Navier-Stokes方程求解复杂,影响实时性的问题,引入无量纲化处理方法来简化方程形式,减少计算量,提高求解速度。并通过引入MacCormack求解Navier-Stokes方程对流项,实现降低用半拉格朗日方法求解对流项过程中由于时间耗散而导致小尺度细节丢失的问题。实验结果表明,采用文中方法模拟出的效果比较真实,且使基于物理方法的烟雾模拟达到了实时性的要求。     

风环境下烟雾的实时模拟

在复杂环境仿真中,烟雾的模拟具有重要的意义.提出一种基于流体力学方程的烟雾模拟方法,并实现了脉动风与烟雾的交互,使烟雾的形态和运动更加逼真自然.采用简化的Von Karman模型建立风场,并引入特征正交分解技术(POD)和快速傅立叶变换技术(FFT)简化其建立过程.利用非粘性不可压缩的N-S(Navier-Stokes)方程描述烟雾运动,并将风场的作用加入到N-S方程中,利用破开算子法和MacCormack法简化N-S方程的求解过程,减少计算量,并保证求解过程在大的时间步长上的稳定性.同时,引入了"漩涡限制",将数值求解过程中的插值耗散补充回流场,增强烟雾的真实性.实验证明,利用本文的方法能够实时高效的模拟出自然逼真三维烟雾效果.     

一种烟雾实时模拟的新方法

介绍了一种基于流体力学方程的多尺度流体模型,通过Helmholtz-Hodge算子将模型分解为对流、扩散、外力、投影等项分别进行求解,每一步都稳定,因而整个求解也就稳定。同时利用“涡流限制”的技术提高模拟的真实性。与传统方法相比,该方法能实时高效地模拟具有真实感的二维烟雾效果。     

基于Direct3D和粒子系统的导弹尾焰模拟

为了能更加逼真地展现三维实时战场环境,对不规则模糊物体如火焰、烟雾、雨滴、雪花、波浪等的模拟仿真则显得尤为重要。国内外学者不断探索,先后提出了若干种针对不规则模糊物体的建模方法。粒子系统方法是到目前为止在模拟不规则模糊物体方面最成功的一种生成算法。通过对Direct3D中点精灵和粒子系统理论的研究,采用点精灵和纹理映射技术逼真地模拟出导弹的尾焰效果,从而再现了三维实时战场环境。     

基于直接投射扩散的烟雾阴影实时模拟

为了提高烟雾模拟的真实感,提出了一种基于直接投射扩散的烟雾阴影实时生成算法。该方法将3维烟雾密度场直接投射到2维平面上,并保存于光亮缓存中,首先生成一张能描述阴影浓度信息的阴影纹理;然后为了解决阴影浓度过估计问题,还新颖地采用流体力学领域的扩散方程来修正浓度分布情况;最后,在可编程图形硬件上,采取投影纹理映射技术将阴影纹理投射到场景中的相应表面。实验证明,该方法所需计算开销小,能简单高效地实时生成计算机3维游戏和动画的烟雾阴影效果。     

基于物理模型的烟雾模拟

在分析研究流体物理特性算法基础上,提出一种新的烟雾模拟实现方法。该方法基于物理模型的求解简化方程模拟烟雾的动态变化过程。模型中采用了非粘性欧拉方程,通常它比其他用粘性Navier-Stoke方程建模的更适合用来对气体进行建模并且减少计算量。实验验证该模型还可以正确处理烟雾与移动的物体之间的相互作用。