基于VRML的自然景物动画模拟研究与应用

发布时间：2020-02-04 00:56

【摘要】： 近年来,随着虚拟现实技术和计算机图形学的发展,对自然景物动态效果的真实模拟已成为研究热点,在游戏、动漫、影视、广告、视景仿真、军事等各个领域中,具有迫切的应用需求。目前,该领域的研究主要采用基于OpenGL、Direct3D的实现方法,生成的场景交互性差,且模型文件较大,在网络应用方面存在一定的局限性,然而,随着互联网技术的普及,基于Web的应用需求日益渐增。本文针对这一问题,采用基于网络的VRML对常见的自然景物动画效果模拟进行了研究和应用,具体包括风中麦浪波动、风中树木摇曳、喷泉、海浪的模拟。 文中基于VRML的实现特点,对麦浪波动效果模拟过程中,采用骨架建模思想来完成小麦的建模,提出“波动时间间隔”思想成功地实现了整片麦浪波动效果的真实模拟,为相关领域的动画模拟研究提供了新的思路;对于风中树木摇曳的模拟,采用几何与图像相结合的参数化建模方法,基于材料力学理论来计算树枝与树叶在风中的运动情况,很好地模拟了树木在风中摇曳的动态效果;对于喷泉的动态模拟,通过对经典粒子系统进行改进,用一定数量粒子的重复运动代替不断生成的大量粒子,大大减少了计算量,保证了良好的实时性;在海浪的动画模拟中,通过对常见海浪模型的研究和分析,选取较为简单的海浪模型,利用VRML中特有的海拔栅格节点,结合纹理映射和LOD技术,实现了海浪的实时模拟。 将上述动画效果模拟集成到开发的三维场景建模平台中,实验结果证明了方法的可行性,在保证网络实时浏览和交互的同时,能够得到较强的真实感。
【图文】：

本文将风中麦浪波动效果的建模和动画模拟生成集成到虚拟场景建模平台VRTool中，用户可以参数化输入麦田的长、宽，调节风速大小，从而得到不同风速下的麦浪波动效果模拟，并可以实时一预览生成的场景，动画生成的界面如图2一2所示。图2一2麦浪波动动画生成界面Fig.2一 2Interfaceofwheatwavingan一mationmodeling调节风力模型参数，麦浪波动的幅度、速度等会随之变化，并可以实时预览显示，当调节到理想的状态时，退出建模窗口，模型文件保存到指定目录下，然后在所需要绘制的场景中选择插入动画。下面是采用本文方法实现的风中麦浪动画场景截图，分别从不同视点观察的不同风力作用下的动画效果。图2一3(a)是风速为1而s时，近距离观察的麦浪动画截图;图2一3(b)是风速为 1.6耐s时，从较远的俯视视点观察到的麦浪动画截图。

本文将风中麦浪波动效果的建模和动画模拟生成集成到虚拟场景建模平台VRTool中，，用户可以参数化输入麦田的长、宽，调节风速大小，从而得到不同风速下的麦浪波动效果模拟，并可以实时一预览生成的场景，动画生成的界面如图2一2所示。图2一2麦浪波动动画生成界面Fig.2一 2Interfaceofwheatwavingan一mationmodeling调节风力模型参数，麦浪波动的幅度、速度等会随之变化，并可以实时预览显示，当调节到理想的状态时，退出建模窗口，模型文件保存到指定目录下，然后在所需要绘制的场景中选择插入动画。下面是采用本文方法实现的风中麦浪动画场景截图，分别从不同视点观察的不同风力作用下的动画效果。图2一3(a)是风速为1而s时，近距离观察的麦浪动画截图;图2一3(b)是风速为 1.6耐s时，从较远的俯视视点观察到的麦浪动画截图。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP391.9

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 王俊杰;虚拟现实地理信息系统平台设计开发[D];北京化工大学;2011年

2 蔡智聪;VRGIS平台的设计与实现[D];北京化工大学;2012年

本文编号：2576174