基于物理模型的烟雾动画模拟

本文结合计算流体力学和计算机图形学,实现了烟雾的模拟动画。文章首先给出了烟雾的物理模型方程,并采用N-S方程和半拉格朗日方法来求解烟雾的物理模型方程,从而得到了烟雾的三维密度场数据,最后用体绘制方法中的光线投射法实现了动画模拟。     

基于SPH方法的滴水涟漪动画模拟

光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法是一种新近发展的可用于流体模拟的无网格数值方法.文中基于SPH方法的基本原理,利用SPH方法求解描述水流现象的二维浅水波方程,根据具体模型使用Monaghan人工粘性的变形形式,有效地防止了相互靠近粒子的穿透,消除了SPH方法在模拟流体动力学问题时产生的数值振荡.通过使用可变光滑长度,使邻近粒子的数量保持相对稳定,提高了求解的计算效率和精度.同时,对光滑长度进行了修正以获取对称光滑长度,保持了粒子间相互作用对称性.全面考虑了各种定解条件的设置,对水滴的运动进行了模拟,SPH模拟结果与有限差分法、有限体积法结果非常吻合,验证了方法的准确性,为SPH方法的进一步发展和广泛运用奠定了基础.     

基于SPH方法的滴水涟漪动画模拟

光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）方法是一种新近发展的可用于流体模拟的无网格数值方法。文中基于SPH方法的基本原理,利用SPH方法求解描述水流现象的二维浅水波方程,根据具体模型使用Mon-aghan人工粘性的变形形式,有效地防止了相互靠近粒子的穿透,消除了SPH方法在模拟流体动力学问题时产生的数值振荡。通过使用可变光滑长度,使邻近粒子的数量保持相对稳定,提高了求解的计算效率和精度。同时,对光滑长度进行了修正以获取对称光滑长度,保持了粒子间相互作用对称性。全面考虑了各种定解条件的设置,对水滴的运动进行了模拟,SPH模拟结果与有限差分法、有限体积法结果非常吻合,验证了方法的准确性,为SPH方法的进一步发展和广泛运用奠定了基础。     

用于动画的水波造型

本文提出了水波造型的三条原则，基于这些原则，对自然界中水波的几种形态给出了各自的造型方法，并且推广了给水面加扰动的方法，以适应动画和造型的需要。     

滴水涟漪的计算机动画模拟

模拟了近距离观察滴水涟漪的,用有限体积法求解二维的浅水波方程,在水表面受到扰动后自动产生波纹,为了增加真实感,加入了粒子系统,但与以往工作不同的是粒子被进一步分类成水滴、水柱、水粒和水泡。详细讨论了隐式曲面技术给这些液态物体造型,以便逼真地表现出这些液态物体的多变性。     

大规模交互式洪水灾害动态场景预警仿真

洪水是一种严重危害人民生命财产安全的自然灾害.针对我国现有的洪水灾害模拟仿真技术系统化程度不足,难以直观、快速地向决策者预警展示洪水泛滥的现况、发展趋势和灾害损失评估的问题,设计了一个可交互的大规模洪水灾害动态场景预警仿真系统.首先利用半拉格朗日隐式积分的方法在基本保证动量守恒和体积守恒的前提下快速求解浅水方程,达到了洪水演进实时稳定的模拟计算;然后提出了一种建筑物洪灾危机的预警规则,在洪水演进时能够通过变换预警色彩,实时警示有关建筑物的洪水受灾损害危机等级;最后建立起一个可交互大规模洪水模拟仿真系统,其功能包括可增加洪水挡板以展示区域的防洪功能、进排水口添加的泄洪效果和建筑物时变的积水高度显示等.在自行采集的城市高程数据上的仿真实验结果表明,该系统可为建设现代海绵型城市的防洪减灾决策设计提供直观、可靠的依据.     

一种实现水波动画的新算法

近年来，自然景物的模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一，关于山，水，云，烟，火焰等自然景物的模拟，在计算机游戏，影视，广告等各种领域中有着广泛的用途，作为自然景物模拟的重要内容，对流水，波浪的模拟正日益引起人们的关注，该文基于小振幅波理论和细胞自动机的模型，给出了一种实现水波动画的新算法，较之于以往的做法不同的是，作者既没有去特意构造具体的波形函数，也没有去求解复杂的Navier-Stokes方程，而是基于小振幅波理论和细胞自动机的模型，采用邻域传播的思想对水波进行动态的造型，在小振幅波理论中，水波的波形近似成正弦分布，根据这一规律，可以构造出不同邻域下水波演变的细胞自动机模型，文中还采用以POINT图元为基本粒子的粒子系统，对水花效果进行了实时的模拟，为了不波和浪花逼真地结合在一起，本文运用了色彩融和的技术来完成浪花的显示，实践证明用该算法模拟水波，效果比较真实，而且在普通的PC平台上即可满足一般动画的实时需求。     

一种基于Java的网络拓扑水波动画显示方法设计及实现

随着计算机网络的不断发展,构造无缝隙网络拓扑图,能够为计算机网络管理人员提供更直观的图形用户界面。本文将在运用水波动画公式的基础上,结合基于Java的网络管理技术,设计具有自适应水波动画功能的网络拓扑显示方法,并使用Java Applet的程序实现。     

一种基于Java的网络拓扑水波动画显示方法设计及实现

在推导水波运动的数学公式的基础上,结合基于Java的网络管理技术,设计出了具有自适应水波动画功能的网络拓扑显示方法,并进行了Java Applet的程序实现。     

水波倒影动画轻松做

说到水波倒影的制作,不少软件达人都会说：“用Photoshop就可以轻松搞定。”可是普通电脑用户便无从下手,现在小编就向你们推荐一款名为“Reflection generator”的水波倒影动画制作软件,它可以让一张静态的图片经过三步操作就变出水波倒影的动画效果。     

国画风格水动画建模

国画是中国重要的传统艺术形式之一,国画风格水在其中有着重要地位,然而对国画风格的水动画模拟工作还很少,为此提出一个国画风格水动画模型.首先利用Bézier曲线构造一组基本水波形状单元,然后对它们进行组合生成水波纹,最后将水波纹叠加到水面网格上.在动画生成阶段,先在水面上确定水波纹的位置,再控制水波纹沿某方向运动,且其形状和大小随时间变化.为了表现水面纵深感,水波纹颜色以及线条宽度随场景深度变化.实验结果表明,该模型能根据用户需要高效地生成多种国画风格的水动画.     

一个用于立体卡通动画的流水模型

提出了一个用于立体卡通动画的流水模型.介绍了如何把手工绘制的卡通流水画面分解成不同的部分,从中提取流水序列的静态信息与动态信息.基于这些信息,建立了一个具有等级结构的模型.通过调整少量的控制参数,模型可以自动生成与手工绘制卡通流水风格一致的动画序列.一个重要的工作是把卡通流水模型扩展到三维,并在CAVE立体投影系统中生成立体卡通流水动画.     

基于物理模型的人脸表情动画技术研究

用计算机建立人脸表情动画是当前计算机图形学研究领域的一个富有挑战性的课题，该文在总结了国内外有关该课题研究方法的基础上，提出了一种基于物理模型的人脸表情画生成算法，并依该算法计和开发了一个实际的人脸表情动画系统HUFACE。该算法将人的脸部模拟为一个弹性体，为使计算简化，又将人脸表面依其生理特性分为八个子块，脸部表情所产生的五官动作模拟为弹性体的形变，并建立相应的弹性形变模型，当脸部表情引起脸部各子块形变时，每个子块上的各点将发生位移，于是利用该模型计算这些点的位移量，由此获得表情动画中的每一帧画面，由于脸部动作由该形变模型控制，且计算简单，速度快，因此不需存储表情动画中的各个画面，提高了系统的效率，实验结果表明，由HUFACE系统生成的人脸表情真实，自然。     

一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画方法

实时服装动画生成技术能够为三维虚拟角色实时地生成逼真的服装动态效果,在游戏娱乐、虚拟服装设计展示等领域有着广泛的应用前景.其难点在于如何建立服装动画计算模型,在实时计算的前提下获得最佳的服装动画生成效果.在对服装模型与人体模型在运动过程中发生的位置冲突(collision,也称碰撞)进行分析的基础上,研究并提出了一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画计算模型.首先,根据服装动画样本数据中服装与人体发生位置冲突的信息,对服装与人体的运动相关性进行分析;在此基础上,提出并实现一种新的混合策略,将具有较好服装动态模拟效果的动力学计算模型与具有较高计算效率的几何变形方法进行混合,建立支持实时计算且效率可动态控制的服装动画计算模型.实验结果表明,该计算模型能够实时地生成具有较好视觉逼真性的服装动画.     

水位涨落演示动画的制作方法

水位涨落演示动画制作难度较大，主要的难点在于河流断面的河床形状不规则，没有规律可以遵循，无法用数学函数描述，该文介绍通过自制断面示意图透明ActiveX控件实现动画制作的方法。     

数据驱动的大规模水面动画合成方法

为了生成大规模且细节丰富的水面动画,提出了一种数据驱动的合成方法。整个 合成分为两大部分：基于视频的水面重建和三角网格拼接。首先简化了线性近似的影调恢复形 状(SFS)方法,针对满足朗伯表面假设的室外大规模水面进行重建,并根据时间和空间的连续性 进行了一系列优化处理。然后提出一种针对三角网格序列的拼接方法,根据距离最小原则对重 建的表面序列进行采样,将采样结果融合得到无缝的表面。利用以上方法,对四类水面的视频 进行重建与拼接,结果表明,合成出的水面具有较高的真实感,在规模与细节之间取得了较好 的平衡,该方法可以方便地生成满足用户需求的大规模水面动画。     

一种基于混沌和单纯形法的水波优化算法

水波优化(Water Wave Optimization,WWO)算法是一种基于浅水波理论的新兴元启发式优化算法,通过模拟水波的传播、碎浪、折射操作在解空间中进行全局搜索。为提高算法的收敛速度和精度,提出了一种基于混沌(Ch-aotic)优化和单纯形法(Simplex Method,SM)的水波优化算法,简称为CSMWWO。在CSMWWO算法中,引入了混沌优化策略来降低随机初始化的种群对收敛速度和求解精度的影响,在混沌优化策略的基础上又引入了局部搜索能力较强的单纯形法来提高WWO算法的收敛速度。将CSMWWO与包括WWO在内的4个启发式算法在12个基本测试函数上进行了测试,结果表明改进后的算法在计算精度和收敛速度上都有一定程度的提高,所提出的混合水波优化算法能改进水波优化算法的整体性能。     

基于物理仿真的布料动画研究综述

随着计算机图形技术的发展,布料动画成为3D游戏和动画电影相关领域研究者共同关心和研究的课题,并呈现蓬勃发展的趋势.布料动画的主要目标是表现布料丰富的运动细节,获得细腻、逼真的动画效果,可广泛应用于游戏、动画和虚拟现实等众多领域.论述了国内外基于物理仿真的布料动画建模的研究现状,总结了基于物理仿真的布料动画基本理论和方法.通过对近年来该领域相关文献的分析和归纳,发现其中存在的优缺点和相互间的联系,力图为3D游戏和动画中布料动画仿真技术的研究提供系统的思路.     

A numerically efficient and stable algorithm for animating water waves

Published online: 24 January 2002