基于3D Gerstner水波的实时模拟研究

简述了模拟水波的原理,使用面向对象方法对水波3D实时模拟系统进行了结构设计,给出了设计模式的结构图,提出了一个可复用的系统框架.详细介绍了使用HLSL对Gerstner水波进行编程的方法,实现了水波实时渲染的模拟并给出了关键的程序代码.最后分析了使用Gerstner波进行水波模拟存在的不足并提出了改进建议.     

基于延时光照的Cook-Torrance光照模型计算技术

真实感图形的实时绘制是虚拟现实技术和计算机游戏软件的一个重要组成部分,笔者提出了采用延时光照技术的Cook-Torrance光照模型快速计算方法。首先介绍了Cook-Torrance局部光照模型的原理和特点,阐述了延时光照处理的基本思想,提出了基于延时光照的Cook-Torrance计算模型,并应用现代图形硬件加速技术实现了Cook-Torrance快速实时的延时光照计算。实验表明采用该技术在获取更高照片质量真实感图形的同时,其运算速度也能满足交互系统的需求。     

航海视景中特效的实时模拟

航海视景仿真中,对特效的模拟非常重要,成功的特效模拟可提高仿真的效果,增加视景的真实感.在分析粒子系统和Billboard两种特效仿真方法的基础上,为了减少模拟所需的粒子数,减小系统开销,利用一种粒子系统和Billboard相结合的方法,同时结合灰级纹理贴图等处理技术,实现了烟、航迹、烟花特效的实时仿真,在基于AndShow_VRToolKit的视景驱动下,取得了令人满意的仿真效果.     

污染气流扩散三维场景的实时模拟

在环境污染应急系统中,实时模拟污染气流扩散场景是制定污染事故应急措施的关键.为兼顾模拟的实时性和逼真性,利用离散化的思想,提出了一种基于粒子系统的简单快捷的数学建模方法,实现了对污染气体排放现象的建模,并在此基础上设计了一个污染气流的生成算法.最后给出了污染气流扩散的动态模拟效果图.     

实时耦联动力试验方法理论与实践

传统实时混合模拟对数值子结构多采用有限元计算,对于较复杂或自由度较多的结构,容易导致计算机在指定积分步长内无法完成结构下一步响应的计算。为了提高计算效率,该文提出一种基于代理模型的实时混合模拟方法,采用含外部输入的非线性自回归模型代替有限元计算。以非线性数值子结构和自复位阻尼器试验子结构组成的单自由度体系为对象,使用数值模拟的数据来训练代理模型,并对该模型进行实时混合模拟试验验证。试验结果表明,基于代理模型的实时混合模拟与传统实时混合模拟结果十分接近,具有替代后者的潜力。     

基于Surfels的实时渲染技术研究

介绍了一种用于实现复杂场景高品质实时渲染的新算法。已有的研究表明，基于传统几何图元的渲染技术必然涉及到大量的求交与消隐计算，而这正是实现实时绘制的瓶颈所在。利用OpenGL虽然可以实现实时绘制，但这是建立在Z－Buffer技术的基础上，并且将场景尽可能地简化来实现实时绘制的一种基于传统几何图元的绘制技术。这样渲染而得的图像质量很低，很难再现纹理及材质的特殊光照效果。笔者将图像与体图形学技术相结合，研究并实现了基于表面元素（Surface elements,即Surfels)的渲染技术，避免了耗时的求交计算，因此大大提高了复杂几何场景的绘制时间。又因为surfels中包含完整的材质属性和纹理信息，从而确保了在快速重绘时的图像质量。     

面向水面光伏电站的UPVC-FRP复合浮体系统受力试验与模拟

传统水面光伏电站常采用塑料浮体结构,但其强度低、耐久性差、易沉没,因此该文提出了一种面向水面漂浮式光伏电站的复合材料浮体系统.该复合材料浮体圆管采用在UPVC塑料圆管外侧缠包玻璃纤维增强树脂基复合材料(FRP)制成,对其制造安装流程进行了详细介绍,并对其组成材料的力学性能以及UPVC-FRP复合圆管的平压和弯曲性能进行...     

利用OpenGL实现舰船损害管制虚拟训练舱实时操作的方法

根据舰船损害管制指挥训练系统需求,构建了虚拟舱体模型数据库,定义了基于四边形面绘图模式的舱体模型数据结构,给出了模型面的着色方法和舱体组成单元的标识规则,运用OpenGL库函数绘制了舱体模型。叙述了改变舱体面颜色和隐藏部分舱面的技巧,讨论了模型平动、转动、缩放以及视角变换等操作的程序实现方法和步骤,提供了一种灵活构建可操作三维模型的方法。     

基于可编程图形处理器的实时烟雾控制模拟

提出一种基于可编程图形处理器（GPU）有效控制烟雾模拟过程的实时算法。对于给定的烟雾当前状态和目标状态,该算法以自然的烟雾流动方式实现状态之间的转换。根据Navier-Stokes方程定义烟雾流体场的物理模型,通过调整方程中的风力项以达到控制目的。风力项由驱动力和聚合力组成,驱动力促使烟朝着目标密度分布运动,聚合力则用于抵消烟的扩散现象。烟雾的速度和密度参量被整合为纹理颜色通道,并传送到像素程序中由GPU完成计算。该算法无需保证两状态之间转移为最优,从而消除了非线性优化所带来的计算成本。实验表明该算法能实时高效地模拟两种烟雾状态之间的转换。     

一种基于GPU实现的自适应八叉树纹理绘画算法

当前,虽然基于二维图像映射定义的传统二维纹理已得到广泛应用。但是它有很多局限性。这是因为很多三维模型在纹理空间中进行参数化是非常困难的,例如隐式表面、细分表面和高密度或高细节的多边形网格。基于八叉树纹理定义,提出了一种新型的自适应八叉树纹理绘画算法。和传统的八叉树纹理映射算法相比,不但占用更少的存储空间,而且实现了基于GPU的纹理查询,有更快的查找速度。     

3D非均匀直线网格GPU体绘制方法研究

计算机图形硬件技术的快速发展可以用来加速可视化过程,为此针对非均匀直线网格,给出了基于均匀辅助网格的CPU光线投射算法、基于辅助纹理的GPU光线投射算法,以及基于切片的3D纹理体绘制算法,并在Nvidia Geforce 6800GT图形卡上对这些算法进行了测试。结果表明,GPU算法远远快于CPU算法,而基于切片的3D纹理体绘制算法则快于GPU光线投射算法。     

基于VR-CAD的碰撞检测方法在EAST三环套装虚拟仿真中的应用

运动对象间的碰撞检测和碰撞响应一直是可视化虚拟环境中主要的计算瓶颈,对于大型复杂对象进行精确、实时的装配仿真等工程应用中,其时间的开销是无法忍受的。笔者提出基于CAD 的虚拟场景的装配仿真,是让CAD 软件在后台做碰撞检测,通过通讯技术,在微机上实现前台的虚拟大场景、复杂部件装配仿真的实时可视化,大大地降低了碰撞检测的时间开销。同时提高了检测的精度,并在EAST 三环吊装仿真中得到成功应用。     

基于GIS的水利水电工程三维可视化图形仿真方法与应用

针对当前基于GIS的工程图形仿真技术的发展及其在水电工程领域应用的特点,研究了基于GIS的水利水电工程三维可视化图形仿真方法与应用。通过对水电工程三维可视化图形仿真系统进行系统分析、数据采集、仿真计算等工作,将所得数据进行加工处理并存于GIS内建的数据库中。在此基础上建立水电工程的三维可视化图形仿真模型。以某工程为研究对象开发了一个能直观表现水利水电工程施工总布置三维可视化图形仿真系统。     

基于粒子系统和纹理映射的火焰模拟

粒子系统是一套新颖特殊的构造、绘制景物的方法。首先介绍了粒子系统描述物体的过程，以及对粒子属性和生命周期的表达、控制原理，同时简单地比较了正反向纹量映射方法的优缺点。分析了结合粒子系统和纹理映射对火焰模拟的过程，以及在对火焰模拟实践中，为求达到实时性和真实感效果要注意控制的因素。最后给出了作者已经实现了的模拟效果图。