基于海频谱的实时波浪模拟

自然景物的模拟是近年来计算机图形学中具有挑战性的研究方向之一.波浪的模拟作为其中一个重要的组成部分受到越来越多的关注.但由于波浪运动的复杂性和随意性,使得对其进行逼真模拟十分困难.文章从海浪的随机理论出发,利用海频谱分析方法,提出了一种基于特定海浪谱的波浪模拟方法.首先根据海浪的功率谱密度,采用多个随机正弦波迭加来模拟动态的海浪曲面,然后利用OpenGL技术将海浪纹理映射到动态曲面上来模拟海浪,结果显示这种方法能快速有效地模拟实时波浪.     

基于分形模拟风吹叶脱枝折运动模型的研究

景观现象逼真再现是图形学重要研究热点.本文主要研究在一定风力吹动下叶脱枝断自然景象的逼真模拟.文中采用了L-System分形模形绘制树叶树干物体模型,采用了有限元壳方法模拟树叶模型,采用了PerLin噪声函数模拟风力,提出并阐述了一种模拟在较大风力吹动下出现的叶脱枝折运动模拟模型,并利用该模型模拟一定风力吹动下叶脱枝断自然景象.经实验证明,该运动模型能够较好模拟自然界树木的形态特征及动态交互,所设计的算法是合理的,达到了高效逼真的模拟效果.     

基于物理的海浪模拟综述

真实感流体的模拟是计算机图形学领域中研究的热点和难点之一,海浪模拟是流体模拟动画的重要组成部分,其真实感、实时性和交互性等直接影响到海面场景逼真的程度。重点回顾了基于物理的海浪模拟研究方法的发展,并对近年来海浪模拟的热点问题如波浪的翻卷和破碎、浪花的飞溅和泡沫、流固耦合、两相流和多相流的模拟进行了详细的分析,最后针对有限的系统资源与随着规模增长的计算资源之间的矛盾,重点讨论了加速策略。未来将结合多种模拟方法的优点,对海浪建模进行合理的简化,改善数据结构,并在此基础上实现GPU并行化,以满足实时仿真的要求,这将是基于物理的海浪模拟的发展方向。     

基于三维分枝模型的树木模拟

虚拟自然场景的实时生成一直是图形学研究领域中一个富有挑战性的难题,作为自然场景的重要组成部分,树木的模拟也得到了广泛的重视.本文在实际建模中以三维分枝模型为基础,与随机繁衍L系统相结合,对树木模型进行了一些改进.将光源和重力的影响加入枝段的模型中,使生成树木的形态更加逼真;改进了分枝模式,使得生成树木的随机性得到加强;在绘制时根据不同距离选择不同复杂度的树木模型,加快了渲染的速度.     

三维海浪造型的研究

为了表现海浪的真实感和实时性仿真,本文以Pierson．Moskowitz模型为基础,采用波的波长和波速建立了海浪波高的初始状态值．通过FBM（FractalBrownMotion）的菱形网格方式计算海浪曲面片上每个网格点的波高,把每个点画出;再以菱形网格模拟海浪形状,将海浪点的波高描述为随时间和空间变化的多个正弦波叠加近似地表现海浪的运动效果;利用光照模型给海浪添加明暗凹凸效果,增加海浪的真实感;将真实世界中某一海浪的图像作为纹理源,贴到每个网格上,提高仿真的逼真度和运行速度,达到实时仿真的效果．利用Java和JOGL编程模拟,逼真地生成了海浪在不同风向、不同等级情况下的场景．实验表明文中所述方法得当,技术可行．     

海浪模拟模型的研究

该文通过研究当今国内外比较成熟的海浪模拟模型,得出各单一经典模型优缺点,并在此基础上提出一种可控FBM模型对海浪进行模拟研究。可控FBM模型的基本思想是以分数维布朗运动曲面(FBM:Fractal Brown Motion)模型为基础,线性叠加使用Gerstner模型的海浪谱海浪模型。可控FBM模型既有FBM模型的良好随机性和快速计算能力,同时通过叠加三维Gerstner模型加入了波的特征,又具有了波易于控制、便于与用户设定参数相适应而产生不同海况的能力,提供灵活方便的用户控制接口,生成的海浪能够随参数的变化实时的改变状态,呈现出不同的海况以及合理的体现海面风对海浪的影响。可控FBM模型生成的海浪逼真度较好,能够模拟大面积的海面,改进效果明显。     

大规模海浪场景的真实感绘制

针对计算机图形学中大规模海浪场景绘制的难题,提出一种实时绘制高真实感海浪的方法.首先提出同心圆网格模型来模拟海浪表面;然后利用基于GPU的快速傅里叶变换方法生成海浪高度图,并模拟了Choppy波,减轻了磁砖效应.分别采用立方体纹理映射、平面反射及Phong镜面反射技术模拟海面对天空、景物、太阳的反射效果,并在海面的折射效果中考虑了海水深度的影响.最后模拟了海浪中的泡沫以及景物在海面上的阴影效果.该方法已成功地应用在航海模拟器中.     

修正邻域系的三维运动图像重建算法仿真研究

在研究物体的运动真实性优化的过程中,关键特征点的运动状态随机性很大,很难建立准确的运动形状基动态模型.传统的三维运动重建算法都是运用固定形状基模型,但是固定模型很难表述复杂运动变化参数和大规模动态特征的运动规律,造成重建效果不逼真的弊端.提出一种修正邻域系的三维运动图像重建算法,通过运动参数修正特征点的邻域系,直到参数达到稳定,保证参数的修正稳定,也间接保证了重建的准确性.计算机仿真结果表明,改进算法能够克服运动状态随机性较大造成的运动重建效果不逼真的缺陷,完成三维运动图像重建.     

基于分形参数的可控木纹纹理仿真

自然景物的模拟是计算机图形学中具有挑战性的研究方向之一.木纹纹理仿真是自然环境模拟中不可缺少的重要组成部分,但由于木纹纹理生成的复杂性和随机性,使得对其进行逼真仿真十分困难.在分析分形布朗运动以及随机中点位移法的基础上,讨论了中点位移法中各参数对分形曲线的影响,提出了一种非常简单的、基于参数可控的木纹纹理生成算法.仿真结果表明,方法具有快速、简单、高效,可控的特点,通过改变参数能较好地实现真实木纹纹理的仿真.     

基于多波模型和多策略的真实海浪仿真研究

海浪运动随机性大、波谱范围宽,且涌浪波谱窄、能量大,是仿真大规模海浪的难点所在.针对难点问题,采用频率等分方法对海浪波进行区间等分分割,获取海浪真实性有效数据区域,提出了一种在Gerstner软件上扩展多波模型叠加LOD多情况绘制策略的海浪仿真模型.使用P-M波浪谱和SWOP观测数据求解真实海浪一系列参数,完成了海浪模型的真实造型;叠加LOD视点算法和多情况绘制策略解决了海浪模拟实时性问题.基于多波模型,设计了海浪仿真的UML类图,并运用Direct3D技术实现了海浪的实时仿真.实验证明,等分方法能够满足海浪真实场景实时仿真的要求,取得了较好的实验效果.