基于汽车驾驶模拟器的实时雨雪效果模拟

针对传统粒子系统模拟动态景物不能兼顾系统的真实性与实时性,提出了一种实时雨雪特效模拟算法。该算法采用LOD技术,根据视点与粒子距离对雨雪进行分级,每级粒子进行不同的层次细节描述,同时引入着色器,充分利用GPU图形流水线的可编程性,将粒子系统的存储和运算交由GPU完成。将该算法应用到基于OSG图形开发包构建的汽车驾驶模拟系统中,仿真结果表明,该算法可以生成逼真的视觉效果,同时满足系统实时性的要求。     

GPU支持下基于粒子系统编辑器的特效技术研究

针对粒子系统在计算机游戏特效设计过程中所存在的控制精度不高、运算量大等问题,提出了一种通过粒子系统编辑器生成粒子并基于GPU进行实时渲染的方法.使用粒子系统编辑器能有利于提高粒子系统制作的可控性,而基于GPU的仿真绘制则能够提高大规模粒子系统渲染的实时性.实验证明,GPU支持下的可编辑粒子系统能有效提升计算机游戏开发中...     

基于粒子系统的自然景物模拟研究

对自然景物的模拟在视景仿真系统、计算机游戏、三维动画中有着广泛的运用。粒子系统是模拟是自然景物的有效方法。以往主要运用粒子系统方法针对某种具体的自然景物现象进行模拟,本文结合面向对象思想,将粒子系统的相关属性和功能进行封装,开发一套通用的程序接口,并采用OpenGL渲染引擎,系统具有较好的灵活性和可扩展性,使之能够满足在普通PC机上模拟不同自然景物的需求。     

基于GPU和粒子系统的三维火焰模拟

基于粒子系统的火焰模拟是可视化仿真中的一个重要环节。目前,一些火焰模拟方法中的不足之处在于粒子计算时间长、渲染效果不真实等。基于粒子系统提出了一种三维火焰模拟算法,并利用GPU加以实现。其基本思想是运用物理动力学原理分析现实生活中的火焰运动,构建出火焰粒子系统模型并实现火焰的三维效果。实验表明,用该方法模拟火焰效果比较真实、速度快,在PC上可以得到令人满意的效果。     

GPU通用计算平台上的SPH流体模拟

针对流体模拟需要大量计算资源从而很难达到实时模拟的问题,提出一种完全在GPU上实现的基于平滑粒子流体动力学的流体模拟方法.首先通过在GPU上构造基于哈希函数的空间均匀网格来实现任意大小场景的快速邻近粒子查找,并在GPU上并行求解SPH流体方程来实现流体模拟;渲染流体时,通过在顶点着色器中进行纹理采样,利用粒子坐标缓存数据直接更新流体粒子系统的顶点缓存,从而避免了CPU—GPU之间的数据传输,充分利用了GPU的并行性.实验对比表明,与纯CPU实现以及CPU和GPU混合实现的模拟结果相比,采用该方法能显著地减少单个时间片的计算时间,大幅度提高流体模拟和渲染的整体性能.     

基于OpenGL与粒子系统实现三维喷泉模拟

喷泉、瀑布、火焰、水流、雨、雪等自然景物具有不规则性、动态性和随机性,模拟十分复杂。模拟自然景物的方法有两种:基于物理建模技术的方法与基于粒子系统建模的方法。运用粒子系统建模方法分析了喷泉水体模型,研究了喷泉水珠粒子产生、运动和消亡的机理,构建出三维喷泉粒子系统模型。采用了三维立体显示技术和纹理映射技术增强喷泉绘制过程中的渲染和真实感。基于OpenGL,采用Visual C++6.0编程实现了三维喷泉模拟。实验结果表明,该方法模拟效果真实,在普通的PC平台上即可满足一般动画的实时需求。     

基于GPU粒子系统的大规模雨雪场景实时模拟

基于粒子系统的雨雪模拟大幅提高了三维场景的真实感,但传统的基于中央处理(CPU)的粒子系统的渲染效率难以达到在大规模场景中进行雨雪渲染的要求.为此,提出了一种基于GPU的粒子系统来渲染雨雪场景的算法.该算法在视点前的一个固定区域内产生和绘制粒子,在顶点着色器中进行粒子属性的更新,在几何着色器中将粒子从点扩展为矩形,并对每一帧中的粒子的属性进行缓存处理,保证了粒子属性更新的连续性.此外,采用多幅雪花纹理与粒子随机组合,使雪花效果符合多样性和随机性.实验结果表明,该算法能在大规模场景中进行雨雪效果的实时渲染,并有较高的真实感.     

基于OGRE粒子系统的下雨效果模拟

虚拟现实系统中,虚拟场景的构建是非常重要的研究课题。为了使虚拟场景更加接近于现实生活中的自然景物,在场景中要模拟诸如云、雨、雪、烟雾等自然现象,这些自然景物的模拟直接关系到虚拟现实系统中人机界面的构成,也更直接影响到该系统整体功能的实现。为了实现对雨天的模拟,通过对OGRE粒子系统原理以及粒子脚本语言和材质脚本语言的分析,提出一种基于OGRE粒子系统的雨天模拟方法,在该图像渲染引擎下实现了下雨天的效果。     

基于粒子系统的林火模拟

粒子系统因其灵活性、适应性等特点,被广泛应用在景物模拟中。该文介绍一种基于粒子系统在火焰模拟中的应用,包括火焰粒子的初始化,帧数以及粒子属性的相应变化,体现粒子从产生、衰减到消亡的过程。为使火焰粒子更逼真,对粒子进行渲染处理,并简化公告板技术。实验结果表明,该方法可形象反映出火焰的动态变化,在普通微机上达到较好的仿真效果。     

基于OGRE粒子系统的烟花模拟

粒子系统在计算机图形学中占有很重要的地位,它可以实现对许多自然现象和景物的真实模拟.为了实现对烟花的模拟,首先研究OGRE粒子系统的核心原理,以及粒子脚本语言和材质脚本语言,结合纹理映射的方法,提出一种基于OGRE粒子系统的烟花模拟方法,最后在该图像渲染引擎下实现了多种烟花效果.由于该方法采用脚本语言,开发者可以不用修改程序代码就可以调节和实现多种烟花效墨,这样可以节约开发时间,提高应用开发效率.     

基于CPU-GPU混合加速的SPH流体仿真方法

基于光滑粒子流体力学SPH的流体仿真是虚拟现实技术的重要研究内容,但SPH流体仿真需要大量的计算资源,采用一般计算方法难以实现流体仿真的实时性。流体仿真通常由物理计算、碰撞检测和渲染等部分组成,借助GPU并行加速粒子的物理属性计算和碰撞过程使SPH方法的实时流体仿真成为可能。为了满足流体仿真应用中的真实性和实时性需求,提出一种基于CPU GPU混合加速的SPH流体仿真方法,流体计算部分采用GPU并行加速,流体渲染部分采用基于CPU的OpenMP加速。实验结果表明,基于CPU GPU混合加速的SPH流体仿真方法与CPU实现相比,能显著地减少流体仿真单帧计算时间且能更快速地完成渲染任务。     

基于CUDA的弱可压SPH流体建模与仿真

为了实现小尺度范围流体场景的实时、真实感模拟,采用弱可压SPH方法对水体进行建模,提出了流体计算的CPU GPU混合架构计算方法。针对邻域粒子查找算法影响流体计算效率的问题,采用三维空间网格对整个模拟区域进行均匀网格划分,利用并行前缀求和和并行计数排序实现邻域粒子的查找。最后,采用基于CUDA并行加速的Marching Cubes算法实现流体表面提取,利用环境贴图表现流体的反射和折射效果,实现流体表面着色。实验结果表明,所提出的流体建模和模拟算法能实现小尺度范围流体的实时计算和渲染,绘制出水的波动、翻卷和木块在水中晃动的动态效果,当粒子数达到1 048 576个时,GPU并行计算方法相较CPU方法的加速比为60.7。     

一种基于GPU的粒子系统

粒子系统在当今不定形物体仿真中已经得到广泛的应用,但是普通的粒子系统在实时仿真中,粒子总数最多只能达到10000个左右,其中瓶颈在于粒子数据从主处理器到图形硬件的传输和CPU的并行处理能力。文章研究并实现了一种完全基于图形硬件(GPU)的粒子系统,利用GPU的多通道并行处理功能,提高处理速度,可以很大程度地增加粒子系统实时仿真应用中的粒子数量,从而可以提高虚拟环境的逼真程度。实验证明基于GPU的粒子系统的实时性能远远高于普通粒子系统。     

基于OGRE粒子系统在烟花渲染中的研究

为了实现对自然现象和景物及日常生活进行真实模拟,在游戏和虚拟生活中都要创造大量的虚拟场景,使用虚拟渲染也节省开发成本,加上粒子系统在计算机图形学中的地位十分重要。文中在OGRE（Object-Oriented Graphics Rendering Engine）引擎架构上,对粒子系统的原理、结构和其脚本语言、粒子系统的烟花虚拟渲染流程进行了研究,文中对以往烟花渲染进行了改进,提出一种程序和脚本相结合的方法,通过OGRE引擎进平台进行实验论证,实验结果取得了较好的视觉效果,证明文中提出的方法可行,而且节约开发时间和提高开发效率。     

真实感动态树场景的研究与实现

树木的动态显示在自然场景模拟中有着重要的地位。采用Cook-Torrance光照明模型和预计算的半透明贴图实现了叶片的绘制,使用梁模型导出的拟合多项式结合偏移修正实现枝干的快速形变计算,通过索引枝干层级数据贴图实现GPU中多级枝干的形变。预计算和GPU的使用使得模拟过程中真实感和实时性得以平衡。实验结果表明,该方法实现了快速真实的动态树场景渲染。     

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GPU粒子系统的战场实时雨雪效果模拟

雨雪效果的模拟可大幅提高战场视景仿真的真实感,粒子系统作为模拟不规则自然现象的有力工具,很适合雨雪效果的模拟,传统基于中央处理器(CPU)运算的粒子系统,模拟雨雪效果时存在占用大量CPU时间和系统资源的缺点,针对这个问题,建立了基于图形处理器(GPU)粒子系统的雨雪效果模拟方法,讨论了雨雪粒子系统在GPU上的实现、存储及运算等问题,通过将粒子系统的存储和运算全部交由GPU来完成,充分利用了GPU强大的处理能力和带宽优势,大幅提高了可模拟的雨雪粒子数量,并使雨雪模拟的逼真度和实时性都得到了增强.     

基于质点的可变形体自碰撞检测

自碰撞检测是可变形体模拟过程中最耗时的环节,提出一种使用图形硬件的快速算法。算法以质点而非三角形作为自碰撞检测的基本单元,用球体包围以质点为中心的局部区域,再用AABB包围该球体的运动轨迹并将数据组织成纹理送入GPU,通过两遍离屏渲染计算出碰撞对集合及每个碰撞对的碰撞发生时间,算法复杂度为O(n)。实验结果表明,使用该算法在大规模布料模拟中检测自碰撞,效率较高。     

基于粒子系统的飘雪场景实时绘制

为了实现真实感飘雪场景特效,提出基于GPU加速的飘雪场景实时绘制方法。飘雪场景作为自然环境特效的一部分,一直是虚拟现实领域研究的难点。详细阐述基于GPU加速的飘雪场景实时绘制方法,包括雪粒子的产生、初始化、属性更新、沉积计算、消亡、绘制等过程。给出实验结果与分析,包括飘雪场景、飘雪效果、飘雪沉积等实验。实验证明,该方法是可行有效的。