基于粒子系统和雾化的实时降雪模拟

实时的降雪模拟在虚拟环境中是不可少的,真实地模拟降雪过程能够增强虚拟环境的沉浸感和深度感。本文从计算机模拟的角度对降雪过程进行了分析,基于粒子系统理论抽象出雪粒子的动态属性和静态属性;对有风和无风时雪花运动进行了模拟,给出了无风、阵风和稳定风的运动模型;针对降雪过程中产生的雪尘以及雪花落地的积雪现象,提出将雾化效果应用到降雪的虚拟环境的方法。实验表明,本文采用的降雪及雾化模拟方法实时性好,模拟效果真实,适合应用于实时渲染的虚拟环境中。     

基于新分布域和叠加纹理的飘雪模拟

针对传统的基于粒子系统的飘雪模拟中,粒子数量大、实时性差,且造成很多视线之外不可见粒子的资源浪费等不足,提出了一种基于新分布域和叠加纹理的飘雪模拟方法.在分布域的优化上,采用新的层次分布域来产生粒子,同时引入了叠加纹理的概念,并结合LOD技术,对不同LOD层次上的粒子采用不同的叠加纹理,最后在粒子消亡的判断条件上采用了局部判断的新算法.该方法在不影响真实感的情况下减少了计算量,有效提高了虚拟场景中飘雪模拟的逼真度和实时性.     

基于粒子系统的实时降雨、降雪模拟

基于粒子系统理论实现了虚拟环境中降雪、降雨及其在风场中的模拟。首先阐述了粒子系统的基本模拟原理,对在风场影响下的雨、雪特征进行描述与分析,提出了雨、雪模拟的整体思路,结合降雨、降雪的特点和空气动力学理论对雨、雪进行了模拟。改进四点水波纹线性模拟算法,采用八点水波纹线性算法模拟雨滴落入水面形成的水波纹,应用雾化因子实现降雪环境的模糊问题。     

基于简约多向光照散射的粒子云模拟与绘制

针对云模拟的真实性和渲染的实时性等关键问题,优化了传统粒子系统结构设计,引入了伪粒子系统的思想来提高绘制效率.同时,提出了一种简约光照替代方法并改进了散射状态函数,使云粒子在多向散射光照模型中模拟云的光照属性并沿视点方向呈现各向异性性.实验表明该方法原理简单、易于实现、模拟仿真效率较高,可实时获得形象逼真、自投影光照散...     

一种大场景环境下降雪和积雪仿真的新方法

在分析已有的降雪和积雪模拟方法的基础上,提出了一种大场景环境下降雪和积雪模拟的新方法。将降雪和积雪过程看成雪景模拟的两个阶段,分别用不同的方法进行模拟。在降雪方面,引入粒子的旋转,粒子动态纹理和动态颜色等,提高了降雪模拟的真实性和灵活性;在积雪方面,引入噪声技术,解决了已有积雪模拟方法不能用于大场景模拟的问题。实验表明,降雪积雪模拟方法模拟效果真实,实时性良好,适合大场景尤其是飞行模拟系统中。     

基于多级粒子系统和新粒子形状的尾焰绘制*

针对目前大规模场景中导弹尾焰等特效绘制计算量大,导致系统实时性差等缺点,给出了一种基于多级粒子系统和新型粒子形状的尾焰绘制方法,在用三角函数勾画出轮廓后,对外部采用圆周发射新形状的粒子,内部采用特殊单面片作为基本粒子形状且用直线运动代替曲线运动,并采用了LOD结合GPU的粒子系统技术,在不影响真实感的情况下减少了计算量,有效提高了大规模场景中尾焰特效绘制的逼真度和实时性。     

基于粒子系统的喷泉模拟*

提出了一种基于粒子系统和Particle System API的景物模拟方法,并采用Line方式取代传统的Point方式渲染粒子,结合纹理映射方法实现了多种喷泉模拟。实验证明用该方法模拟喷泉效果比较真实,速度快,在普通微机上可以得到令人满意的效果。     

基于旋转基技术的多目标粒子群优化算法

为了解决多目标优化求解的问题,提出一种基于旋转基技术的多目标粒子群优化算法（rtMOPSO）。改进了旋转基可视化技术,并将Pareto前沿映射到改进的旋转基扇形平面上,采用差熵指标监测种群进化状态。为平衡归档集的收敛性和多样性,提出了角度支配和角度支配力度两种新的概念,并设计归档集新的排序方法。在融合了旋转基角度和距离的概念的基础上,提出了一种改进的全局引导粒子的选择策略。改进算法采用两个类别的测试函数,与五种多目标优化算法进行了对比实验。实验结果表明,改进算法在收敛性和多样性方面优势明显。     

基于细分粒子的刚体破裂动画

为了模拟固体在外力作用下产生的破裂现象,提出一种采用细分粒子的刚体破裂 的模拟算法。该算法首先将固体的四面体网格绑定到一系列离散的粒子上;再利用光滑粒子流 体动力学(SPH)对线弹性力学方程进行离散求解;并采用粒子细分的算法来进行开裂面的生成 和延展。最后实现了多个固体现象的模拟,如砖块碎落、砖墙受力倒塌等。文中算法可适用于 刚体脆性破碎的动画应用。     

基于 D3bQ15晶格离散三维风场的飘雪模拟 *

基于格子 BGK建立风场模型时 ,针对所用笛卡尔晶格的离散速度数少时 ,风场模型的数值精确度低 ;而离散速度数多时 ,计算速度慢的局限性 ,提出用体心立方晶格 D3bQ15离散三维风场。 D3bQ15晶格更好的各向同性及特定空间较少的采样数 ,调和了由离散速度数决定的风场模型的精确度与计算效率之间的矛盾。实验证明 :飘雪场景仿真中风场建模时 ,用 D3bQ15晶格比用笛卡尔晶格能更好地满足飘雪场景真实性和实时性的要求。     

一种真实感雪场景模拟方法

探讨已有降雪和积雪模拟方法,针对粒子系统难以同时兼得真实性与实时性的问题,提出一种真实感较强的雪场景实时绘制算法。算法用矩形基本粒子进行纹理叠加映射来建模雪粒子,用温度调节控制雪粒子大小及雪密度大小,归一化生命周期并用于颜色混合。飘雪阶段,引入层次细节(LOD)技术,根据雪粒子真实受力特点模仿其运动过程,并将其受力全面综合考虑并简化,提高降雪模拟效果真实度,并降低计算复杂度。积雪阶段,获取场景模型暴露面及其高度场,以暴露面中点的高度及其点坐标为基础,得到雪粒子落地位置,进而模拟积雪高度变化效果;将整个地面作为地面雪粒子发射器,模拟积雪融化效果,提高真实性。     

基于粒子系统和Vega的实时雨雪模拟

在分析粒子系统实现原理的基础上,基于Vega提出了一种在大型场景漫游系统中实时模拟雨、雪的方法.基本思想是基于Vega特效模块粒子属性的设置,采用一种始终面向视点的多边形来表示雨、雪粒子模型.试验结果表明,该方法交互性强,能够有效地再现三维场景中的降雨、降雪景象,在实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感.     

基于纹理滚动技术的多通道雨雪实时模拟

多通道技术是目前三维图形实时生成系统的一个重要发展方向,在多通道系统中模拟三维雨雪对实时性和通道间同步性有着较高的要求。在分析传统粒子系统生成方法的基础上,提出一种基于纹理滚动技术的雨雪模拟算法。基本思想是建立以视点为中心的多层圆柱面,以此为载体滚动雨雪纹理,并根据多层圆柱面间的深度差实现具有立体感的视差效果。实验证明,该方法能够生成逼真的视觉效果,并能较好地满足多通道系统的实时和通道间同步要求。     

虚拟雪景物理建模与仿真

基于动力学原理建立了雪花飘落的简化运动模型,并在D3D技术基础上,基于粒子系统的原理,绘制渲染了雪花纷飞的动态虚拟场景。提出了简化粒子发射器模型和碰撞检测方法,并对风力模型作了近似,在保证仿真效果的基础上提高了运算速度。实验结果表明,该方法仿真效果较好,速度快,同时能容易地推广应用到其他诸如雨、烟、雾等虚拟场景的绘制中。     

基于GPU粒子系统的大规模场景高效雨雪实时模拟

粒子系统实现的雨雪效果能有效增强三维场景的真实感,传统基于中央处理器（CPU）运算模拟的粒子系统占用了大量CPU运算时间,难以达到实时模拟的要求。为此提出了一种基于图形处理器的（GPU）运算的粒子系统来模拟的雨雪场景。该方法通过在GPU中重复使用消亡粒子在视点坐标系内生成新粒子,并在几何着色器中将粒子的点坐标转换为矩形坐标,将CPU从复杂庞大的几何运算中解放出来,从而大幅增加了场景绘制的微粒数,使雨雪场景模拟的实时性和逼真度得到增强。     

基于粒子系统的雪景模拟算法研究与实现

文章在分析粒子系统建模方法的基础上,给出了一种雪粒子模型,该模型对雪的物理模型进行了适当简化：通过控制雪粒子的大小、形状、密度（数量）来实现雪强度的模拟;通过控制雪粒子的运动来模拟风对雪的影响,并对雪粒子的产生域进行了讨论,使其满足视点运动的要求。实践表明,该粒子系统模型可在复杂的三维场景中实时地模拟降雪现象,仿真效果逼真。