航海模拟器中海浪场景的建模与绘制

发布时间：2023-08-02 18:09

　　航海模拟器作为航海领域教学与培训的主要工具,近年来得到广泛使用。然而,现有的航海模拟器的视景系统多采用基于几何构造的方法绘制海浪,虽然这种方法计算耗费较小,实时性较强,但海浪与船舶之间的交互性和真实感不尽如人意。随着科技的进步与教学培训需求的不断提高,基于物理的绘制方法越来越被重视。基于物理的绘制方法依靠其真实感和交互性已在游戏、电影等行业得到广泛的使用,但在航海领域应用研究相对较少,已经无法满足下一代航海模拟器视景系统的发展需求。针对这一问题,本文在研究约束投影、解算器、涡流增强方法等技术的基础上,将基于位置的流体建模方法引入航海模拟器海浪绘制方法中,通过施加不可压缩性条件,满足密度约束的需求,建立基于位置的流体模型;通过涡度约束,实现基于位置的流体方法的自有涡流细节增强方法,依靠旋涡限制力增强流体细节表现;首次将微极流体模型方法引入到基于位置的流体模型中,用来增强流体涡流细节,并将两种方法通过实验进行对比,选取能最有效模拟还原流体细节的方法,为今后航海模拟器视景系统的搭建和深入研究做准备。在此基础上,将建立好的微极流体模型控制下的流体粒子系统,通过屏幕空间的流体绘制方法绘制出来,增...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 课题的研究现状
        1.2.1 航海模拟器海浪场景绘制发展概况
        1.2.2 基于物理的海浪建模研究现状
        1.2.3 流体细节增强研究现状
    1.3 研究内容及章节安排
2 基于位置的流体建模
    2.1 基于位置的动力学框架
        2.1.1 基于位置的动力学框架算法
        2.1.2 解算器
        2.1.3 约束投影
    2.2 基于位置的流体模型
        2.2.1 密度约束
        2.2.2 张力不稳定
    2.3 实验结果与分析
    2.4 本章小结
3 流体模型涡流细节的增强
    3.1 旋涡限制力
        3.1.1 Curl运算
        3.1.2 涡度约束
    3.2 微极流体模型
        3.2.1 线动量角动量守恒与不可压缩性
        3.2.2 本构方程
        3.2.3 运动方程与离散化
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 旋涡限制力方法控制下的流体溃堤模型
        3.3.2 微极流体模型控制下的流体溃堤模型
        3.3.3 多场景对比分析
    3.4 本章小结
4 流体屏幕空间绘制
    4.1 屏幕空间绘制方法流程
    4.2 深度图
    4.3 深度图的平滑
    4.4 深度图法线还原
    4.5 厚度图与光照计算
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3838336