虚拟场景中的实时降雪模拟

降雪是一种重要的自然现象,对降雪的模拟可以大大提高虚拟场景的逼真度。文中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。     

虚拟场景中的实时降雪模拟

降雪是一种重要的自然现象，对降雪的模拟可以大大提高虚拟场景的逼真度。文中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。     

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。     

湿地场景的实时动态模拟

实现了一个湿地场景的实时模拟系统,能实时模拟包含数万棵树、数十万棵草,以及自然地形、水面等丰富景观元素的动态湿地场景.为增强场景真实感,提出一种基于环境遮挡的光照算法,以改进几何-图像混合式树木模型的绘制效果;还提出一些高效率的方法近似模拟水面的折射、反射等光学现象,以及晴天、雨天等各种天气条件下的光照效果.在动态模拟方面,结合预计算的关节式形变以及过程式动画2种方法,模拟了树木及花草的随风摇曳效果;还模拟了湖面的微波以及雨天的雨线效果及在水面形成的涟漪,为了提高模拟效率,采用了多种细节层次技术以及最新的GPU加速技术.     

大尺度三维复杂场景中雪动态模拟的方法

在大尺度三维复杂场景中,提出了降雪和积雪快速模拟的方法,采用视景体相关和线性分组变换的方法更新雪粒子系统,改进了降雪绘制的视觉效果。针对场景尺度大、复杂度高的特点,创建视点相关遮挡图（Occlusion Map）来精细绘制近处实体的表面积雪细节,生成积雪灰度纹理图来近似模拟远处地物的整体积雪效果,实现了大场景多细节层次积雪的动态模拟。在积雪绘制过程中,近处积雪细节模拟所需的视景体参数和遮挡图通过CPU获取,将复杂的积雪位置的判定和积雪量的计算从CPU移到GPU中,利用自定义的GPU顶点和片段操作加快了积雪模拟的速度。实验结果表明,在大尺度三维复杂场景交互式操作下,提出的方法能较好地实现雪的绘制和模拟。     

雪场景真实感的实时建模与绘制

针对计算机图形学中雪场景的真实感渲染的难题,提出了一种实时绘制高真实感雪景的方法。首先采用类衰减正弦函数模拟雪花运动轨迹,在保证真实性的同时大大提高其实时性;然后基于温度变化与不同地表类型影响,提出了实时积雪-融雪模型,通过计算无损失的热传递积雪方程,提高了交互积雪场景动态渲染的真实性;最后采用GPU图形硬件加速技术提高了整个过程的计算效率,绘制效果逼真。     

大规模雪场景的实时绘制

大规模雪场景的真实感实时绘制在虚拟现实、雪灾的预防和救援、军事仿真及游戏设计等领域有着广泛的应用价值,但现有方法难以同时生成大规模动态雪场景的积雪及飘雪效果.为此提出并实现了一种交互式大规模雪场景建模与实时绘制的新方法.为了精细地模拟场景的积雪效果,提出一种基于视点的自适应降雪遮挡图模型,能在实时更新地物的遮挡关系的同时大大减少大规模雪场景中积雪的计算量,并提高了计算精度;对于场景的飘雪,采用一种基于视点的雪粒子分层建模技术来减少雪粒子数量,将视点变换及降雪粒子系统移至GPU中进行加速计算;采用动态多旋转纹理来模拟飘落雪花的形状以增加其真实感;采用几何与纹理混合绘制的方式来减少大场景的复杂度.最终成功地实现了野外和城市两个大规模雪场景的实时漫游,在场景中可看到压雪累累的树枝雪挂景象及轿车上厚厚积雪等冬天美景.     

视频中的实时降雪与积雪模拟

雪景模拟,特别是基于视频和图像的实时模拟,在计算机动画、游戏和影视特效制作领域有着广泛的应用.但是现有雪景模拟方法中,计算机图形学方法的三维背景建模复杂,而图像处理的相关方法多没有结合背景信息.结合图形和图像的方法,提出基于深度图信息在视频或图像上模拟具有层次感的粒子系统降雪,并在背景图像上添加动态积雪的效果;为增强真实感,对雪花运动建模并实现实时风场;同时加入运动模糊、色调调整、雾气渲染等方式以改进视觉效果.实验结果证明,该方法渲染出的雪景十分真实,并且速度达到了实时要求.     

基于osg粒子系统的海洋场景中下雪的仿真

针对虚拟现实领域中特殊天气、战斗等场景中需要雾、雨、云、火焰、爆炸等场景特效来提高场景逼真度,兼顾渲染实时性的问题,提出采用OSG的粒子系统进行仿真.在分析粒子系统实现原理的基础上,利用Open Scene Graph (OSG) 3.0.1开源场景图形开发库建立粒子特效系统模块,有效地解决特殊场景中对粒子效果的要求.利用基于FFT (Fast Fourier Transfer)算法的Gersmer模型的动态链接库进行大面积水域渲染仿真,并在此基础上添加雪效.     

OpenGL中基于粒子系统雷达扫描实时模拟

雷达扫描模拟是战场态势视景仿真研究领域的难点之一。提出了一种基于粒子系统的三维雷达扫描实时模拟方法,结合雷达扫描的规律性,对传统粒子系统模型进行改造,用点元绘制雷达余辉粒子。并运用OpenGL图形库在PC机上实现了雷达扫描的实时模拟。实验结果证明该方法满足逼真性和实时性要求。     

导弹武器发射环境视景仿真研究

虚拟某型导弹完整发射过程,在通用的计算机平台上,对开发导弹发射环境视景仿真系统进行了研究.系统设计包括场景的生成和功能效果的实现.着重介绍了系统的组成及在VC++6.0平台上利用OpenGL和DirectSound实现子模块的关键技术,提出了几项优化措施解决图像真实感与实时性的问题,最后讨论了该视景仿真系统的现实意义.     

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.     

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VC++的OpenGL三维动画仿真及场景漫游的实现

介绍了基于vjsualC＋＋编程环境及OpenGL图形标准的三维物体运动仿真及场景漫游系统的开发方法。并且以一虚拟导弹按照抛物线飞行并击中目标靶后爆炸为例,详细讨论了如何解决三维动画仿真及场景漫游的一些关键技术,如场景的建模,蓝天白云的模拟,目标靶的绘制,导弹实体的绘制及运动控制,视点漫游技术的实现等。     

核爆炸外观景象实时模拟

根据核爆炸的基本表现过程,建立了一个综合的爆炸模型,可以实现实时的核爆炸景象模拟。通过球形扩张建立冲击波的冲击模型,并实现了快速的碰撞检测;使用视角范围内的粒子抛撒,表现核爆炸产生的飞溅物;利用适当简化后的Navier-Stokes方程,优化求解策略,实现具有复杂运动形式的蘑菇状烟云模拟。实验结果表明,采用该模型可以实现实时的核爆炸效果模拟,通过控制和调整参量,可以获得多种不同类型的核爆炸效果。     

Vega视景仿真中的实时阴影绘制

针对基于Vega等高层平台的视景仿真系统中缺乏实时阴影绘制的缺点,提出改进方法,在场景中加入阴影绘制。研究了虚拟环境中的实时阴影生成算法和Vega提供的扩展机制,确定采用阴影映射（shadow mapping）算法,用OpenGL实现阴影绘制,并使用Vega平台提供的回调机制将阴影绘制集成到场景中,从而使生成的场景真实感更强。     

基于VB和OpenGL的挖掘机械实时运动仿真

针对挖掘机械操作复杂、工作环境恶劣等问题,在VB环境下调用OpenGL图形程序接口,编写挖掘机械实时运动仿真软件．该软件能够避免复杂图形实时运动仿真中烦琐的计算,清晰、无抖动地实时显示挖掘机构位姿,指导和辅助驾驶员作业并提高挖掘机械的作业效率,该仿真软件为挖掘机械自动化操作系统的开发打下一定基础．