飞行模拟系统中导弹尾焰的实时生成

虚拟现实（ＶＲ）系统对火焰的模拟，通常采用纹理映射技术，即采用二维火焰图象作为纹理，将其映射到画面对应位置。由于纹理是二维的，所以无法从各个角度对火焰进行观察，从而大大影响了场景的真实感及用户的沉浸感。本文提出了一种在ＶＲ飞行模拟系统中生成导弹尾部火焰的算法，用该算法产生的三维尾焰，在形状、色彩、动画效果上均十分逼真，且计算开销较小。对于有图形硬件支持的ＶＲ系统来说，完全可以实现尾焰的实时生成。     

基于Lattice Boltzmann模型的液-液混合流模拟

引入了一种二元Lattice Boltzmann Model（LBM）,实现丁两种液体组成的混合流的模拟．不同于其它的类似模型,它区分考虑了流体的粘性和扩散特性,可以很容易地模拟各种互溶或者不互溶的混合流现象．此外,由于LBM的运算大都是线性的局部运算,这使得它很容易在可编程图形处理器（Graphics Process Unit,GPU）上进行加速,从而进行实时模拟．给出了若干二元混合流的模拟结果．     

一种纹理特征分析与合成的方法

针对纹理合成中基本的 MRF 类模型在大尺度结构表达上的缺陷,提出了在纹理模式空间和素材空间内对纹元及其分布的新的描述框架:使用纹元基本形和特征向量表示纹元,使用特征纹理表示纹元分布状况.在此结构上进行素材合成,可以保留 MRF 类模型在素材合成上的优势.实验结果表明,对于结构性较强的纹理,文中方法可以得到更加接近纹理机制的合成结果和某些纹理合成特效.     

基于圆盘近似的动态场景柔和阴影实时绘制

采用圆盘对物体表面进行近似,对每个圆盘形成的遮挡使用椭圆遮挡域表示,预计算过程中根据每个椭圆遮挡域参数进行采样并用球面调和系数表示,同时将其转换为对数,对采样数据采用主元分析方法进行压缩;在绘制的过程中,根据圆盘的法线、半径以及和阴影接收点之间的相对位置确定其椭圆遮挡域的值,然后采用球面调和指数算法进行累积.该方法将圆盘近似算法和球面调和指数算法相结合,能够灵活地描述柔性物体以及较薄的物体形成的柔和阴影.     

基于递进网格的多层次模型编辑

给出了一种基于递进网格的交互式模型编辑新方法,该方法中把模型看成由若干个不同的细节层次来表示,对每一层次可进行单编辑,在活动层次中实现编辑操作的方法是将编辑抠映射到二维空间上,并在其上对施加在原模型上的离散编辑信息进行插值,再逆映射到原三维模型,从而实现模型形状的修改。别外,由于我国可以将编辑信息在不同层次间进行传播,因此该方法可以实现层次式模型编辑。     

基于桶内动态融合的透明现象的高效绘制

基于桶排序的顺序独立透明现象绘制算法,采用桶排序原理将投影收集到同一个像素上的多个片元并排序,当发生桶内片元冲突时会产生错误的绘制结果.为此,提出一种基于桶内动态融合的透明现象的高效绘制算法.此算法采用桶内动态融合和并发读/写的方法逐一融合落入同一个桶内的所有片元,并在后处理中按从前向后的顺序融合各个桶内的颜色值.由于同时发生桶内片元冲突和读/写冲突的概率非常小,因而可以大大提高绘制结果的准确性.实验结果表明,与基于桶排序的绘制算法相比,采用文中算法可以更准确地绘制场景,生成与真实结果非常相近的绘制效果,同时算法的效率基本保持不变.     

基于物理的植物叶子形态变化过程仿真造型

文中提供了一种对植物叶子造型的新方法,可以非常真实地展现叶子在干枯、老化过程中几何形态的变化.基于植物学和物理原理,文中引入了双层结构模型表达叶子的力学结构,很好地模拟了不同种类植物叶子形状的多样性.文中首先分析了叶子形状变化的原因,即在叶子枯萎过程中,叶肉和叶脉由于各自不同的组织结构,导致了收缩比例不同,从而在物理模拟中,通过建立关于叶子基本结构的双层质点-弹簧模型,并对上下两层的不同参数的合理设置,很好地表现了叶肉和叶脉的不同力学特性.双层模型的相互作用,决定了叶子最终变形的方式和效果,由此可以得到非常接近真实树叶的各种叶子形态.     

毛发的结构造型方法

人物的绘制是当今计算机图形学中的一项重要任务,特别吸引人的是头发的生成技术.头发生成技术的难点在于其精细的形状和庞大的数量.文章针对头发提出了弯曲纹元和三维纹理体的概念,并给出了它们的数学表达式以及对不同发型的描述方法.弯曲纹元和三维纹理体是一般三维纹理的结构.带三维纹理的景物是由弯曲纹元和三维纹理体构成的,三维纹理体可再分成多个弯曲纹元,因而指明了三维纹理空间的结构,并解决了三维纹理曲面的造型问题.文章通过不同例子表明了结构造型方法在描述头发中的应用价值.     

基于桶型深度剥离算法的屏幕空间环境遮挡

针对屏幕空间环境遮挡算法不能计算屏幕空间中被遮挡物体产生的环境遮挡值,提出了一种基于桶型深度剥离算法的屏幕空间环境遮挡算法。将位于场景中不同深度层次的物体的深度值信息剥离出来,并用这些信息计算场景中所有物体产生的环境遮挡值,从而解决了屏幕空间环境遮挡算法中被遮挡物体无法产生环境遮挡值的问题。该方法的计算过程完全在图形处理器中完成,实验结果表明,该方法具有较好的真实感并保证实时绘制速度。     

多视点成像的多边形模板法

该文提出一种对场景进行多视点成像的方法。该方法首先为场景中的多边形生成多边形模板，一个多边形模板，包括一条轮廓路径和一组纹条，而一个纹条是平行成像画的一个平面与多边形相交的直线段。由于纹条相对于不同视点的透视投影的变化是线性的，因此，绘制多边形时可以基于模板逐个纹条地处理，而不必按照传统的扫描转换方法逐个点地处理，绘制速度可以提高很多。同时，与视点无关的光照和纹理可以预先计算并保存在模板中，以便在成像时利用基于图像绘制的技术来生成高质量的图像。该方法中，视点可以放置在三维空间的任意位置，并且在场景漫游时可以根据视点位置自动地实现多分辨率绘制。