海洋虚拟环境实时动态特效仿真技术研究

发布时间：2020-10-15 23:28

　　 三维海洋虚拟环境的仿真模拟能够有效帮助操作人员认知海洋环境,并为海上作业的判断和决策提供更直观的依据和解读。其中,特效的真实感模拟和实时再现能够极大增强系统的逼真程度,同时也是海上虚拟战场的必要元素。近年来,随着海上作业规模的不断扩大和海上战场环境的日益复杂,对海洋动态特效实时模拟的效果与效率也要求越来越高,如何简单高效地进行实时模拟与绘制一直是海洋虚拟环境模拟工作中的重点与难点。针对上述问题,本文主要针对海战场景中的武器类特效、舰船航迹和雨场景的特效模拟,分别做了以下工作：1.对海战场中各类武器特效中的尾焰、爆炸和近水面水下爆炸分别进行了外观特征分析,将绘制任务分解为几个独立的粒子系统,参考了大量相关的物理模型并对其做了适当简化,完成了对三种武器特效的真实感模拟。2.针对舰船航迹模拟绘制,分析了其外观特征,将其分为艏浪、艉浪和船行波,并分别研究和简化了物理模型。对于船行波,研究了经典的Kelvin波模型,并使用粒子系统对其作了仿真模拟；同时,提出了基于粒子系统的海面高度场模拟的改进办法。3.针对海战场景中的雨模拟绘制,分析了雨滴运动的行为特征,通过对雨滴绘制过程中纹理的研究,实现了雨滴降落过程中的运动模糊效果。通过对参数的调整,实现了不同雨量效果的模拟。本文实现了海战场中的武器特效、舰船航迹特效和雨场景特效的绘制,将其集成到了三维海图系统平台下的独立模块中,并提出了基于GPU的粒子系统实现以改进绘制效率。绘制结果具有较高的真实感和良好的实时性。通过调参,可实现不同需求的海战场特效表现。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TP391.9;E925
【部分图文】：

图２．１粒子系统生成单顿图像流程图??粒子从产生开始，即被赋予各种属性值。属性直接控制着粒子的外观形态和??运动状态，粒子的变化实际上是粒子属性值的不断更新。粒子的属性越丰富，对??粒子的描述就越全面，绘制结果就越接近真实情况的规律。下面我们将从粒子系??

使用真实的爆炸过程图片能够更佳地还原爆炸场景。因此可＾＾将真实环境下拍的爆炸过程图片用ＰＳ进行枢图处理，并分为ＷｘＷ个子图像，拼合而成一张整的贴图。下图３．６中分别为火焰和烟尘粒子的４ｘ４纹理ＵＶ贴图，反映了炸过程中火焰和烟尘的１６个变化过程。??

影响系统的实时特性。在使用复合的松子系统模拟复杂爆炸效果时，还应注意对??粒子整体数量的把控。??图３．８所示为本文中所实现的几种爆炸效果图。通过对贴图的完善和对参数??的艺术化调整，我们可Ｗ较少的子粒子系统及粒子数量实现较好的效果，减轻系??统负荷。??ＣｌＨｆｌ??图３．８爆炸的几种实现效果??３．?３近水面水下爆炸模型绘制??海战场景中，作战武器直接作用于水环境，并对海上作战工具如舰船等造成??直接的打击破坏，而引起近水面水下爆炸的水柱效应。这里爆炸后所产生高温高??压气体的机械能转化，体现在爆轰产物与水面混合而成的飞瓣水柱。一般可分为??两种：一为高而窄的柱状喷柱，飞瓣水花抛洒角度较小，向上运动趋势较大；二??为分布较广的径向喷柱，飞瓣水花向各方向喷射。目前对这一类现象的理论和试??验研究在国内都不多见，本文主要针对第二类水柱效应，通过对近水面水下爆炸??模型的分析与简化
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 夏力前;汪元卉;;3D游戏场景中的火焰效果的真实模拟[J];电脑与电信;2013年10期

2 赵欣;李凤霞;战守义;;基于粒子系统的舰船航迹仿真[J];计算机工程;2008年15期

相关博士学位论文 前1条

1 邱航;虚拟战场中复杂场景建模与绘制若干关键技术研究[D];电子科技大学;2011年

本文编号：2842397