基于粒子系统的动态虚拟喷泉模拟

发布时间：2017-06-29 04:14

  本文关键词：基于粒子系统的动态虚拟喷泉模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：计算机图形学是计算机技术领域中一个极为重要的研究学科。其中,动态景物的模拟是计算机真实感领域和虚拟现实技术的热门研究课题,具有巨大的应用价值,如动漫、3D游戏、地理勘探、电影广告、建筑设计等各种领域。近年来,自然景物的模拟渐渐成为动态景物研究的热点。但大部分的自然景物具有复杂的形态和不规律的运动状态,如湍流的瀑布、绽放的烟花、波动的海浪以及水花四溅的喷泉等。由于这些不规则的动态景物难以用传统建模的方法实现,因此如何模拟动态景物是极具挑战性的课题。粒子系统是公认的用来模拟动态不规则景物最好的方法。本文以三维喷泉为模拟对象,以通用性和灵活性为出发点,基于粒子系统理论的基本思想,提出了依据景物特征构建其三维抽象模型的方法。首先,本文系统阐述了动态自然景物模拟的背景及研究的重要性,给出了研究的目的和意义,并指出本文研究的主要内容和创新点。然后,综述性介绍粒子系统的一些理论和相关技术。其次,分析喷泉运动形态,提出用粒子系统模拟虚拟喷泉的方案,并定义喷泉粒子的初始属性、动态属性及材质,引入外界干扰因素如风力和重力的影响,完成喷泉从喷出到下落的整个抛物线运动过程。接着,分析喷泉喷池外观形态,提出NURBS建模中的CV曲线方式生成喷池模型,并引入碰撞机制完成喷泉粒子与喷池碰撞后的粒子再生运动,增加画面真实感。提出等参线补缺方法快速解决边缘不连接问题。对比四边形绘制,提出线性绘制方式绘制粒子的运动过程,提高系统实时性。用相位移位技术和湍流场绘制水面波动的效果,增加场景沉浸感。为使喷泉形态更加丰富多彩,提出通过颜色通道的调节实现彩色喷泉模拟的方法。最后,通过Maya软件完成通用性强、真实度高、功能多样化的三维动态虚拟喷泉模拟。
【关键词】：粒子系统 喷泉模拟 线性绘制 相位移位 彩色喷泉
【学位授予单位】：浙江工商大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.1.1 课题研究的背景10-11
• 1.1.2 论文研究的意义11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 粒子系统国外研究现状13-14
• 1.2.2 粒子系统国内研究现状14-15
• 1.3 本文研究内容及创新点15-16
• 1.4 论文的组织结构16-17
• 2 粒子系统技术概论17-30
• 2.1 粒子系统概念17
• 2.2 粒子系统基本原理17-18
• 2.3 粒子系统的特点18
• 2.4 粒子系统的优缺点18-19
• 2.5 粒子系统的形式描述19
• 2.6 生成粒子系统的基本步骤19-20
• 2.7 粒子的产生20-29
• 2.7.1 粒子产生的空间20-21
• 2.7.2 粒子产生的时间及数量21-23
• 2.7.3 粒子属性23-25
• 2.7.4 粒子的运动状态25-27
• 2.7.5 粒子的消亡27-28
• 2.7.6 粒子的绘制28-29
• 2.8 本章小结29-30
• 3 喷泉效果的模拟30-47
• 3.1 流体动力学30-32
• 3.2 流体运动学描述32-37
• 3.2.1 拉格朗日方法33-34
• 3.2.2 欧拉方法34-36
• 3.2.3 随机过程方法36-37
• 3.3 喷泉粒子空间坐标系的建立37-38
• 3.4 喷泉模型的定义38-40
• 3.5 喷泉粒子的产生40-44
• 3.6 喷泉粒子的消亡44-45
• 3.7 喷泉粒子的绘制45-46
• 3.8 本章小结46-47
• 4 喷泉模拟效果的改进47-58
• 4.1 喷池建模的改进47-49
• 4.2 边缘连接方法的改进49-50
• 4.3 喷泉粒子与喷池碰撞的模拟50-53
• 4.4 绘制方式的改进53-54
• 4.5 水面水波的模拟54-56
• 4.5.1 水波模拟的研究现状54
• 4.5.2 相位移位技术54-55
• 4.5.3 湍流场55-56
• 4.6 彩色喷泉效果的模拟56-57
• 4.7 本章小结57-58
• 5 喷泉系统总体设计与实现58-66
• 5.1 实验平台简介58
• 5.2 喷泉粒子系统结构设计58-60
• 5.3 喷泉粒子系统绘制流程60
• 5.4 实验结果与分析60-64
• 5.5 本章小结64-66
• 6 总结和展望66-68
• 6.1 本文工作总结66-67
• 6.2 未来工作的展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目和科研成果72-73
• 致谢73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 罗勇;文建国;;面向对象的通用粒子系统设计及其在火焰模拟中的应用[J];科学技术与工程;2008年15期

  本文关键词：基于粒子系统的动态虚拟喷泉模拟，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：496528