基于物理模型的實時水波動畫.pdf

1、在計算機圖形學領域，早在20世紀80年代就開始了對水波的模擬，然而直到今天，水波動畫依然是一項有意義并且具有挑戰(zhàn)性的課題。傳統(tǒng)的基于過程的方法難以勝任高真實感需求的水波動畫模擬，比較而言，基于物理的方法，從運動的本質(zhì)上研究水波的產(chǎn)生機理，能夠產(chǎn)生比較好的模擬效果。然而，物理計算的復雜性往往帶來性能上的嚴重損失，滿足不了許多對實時性要求較高的動畫應用領域的需要。因此，本文以基于物理的水波實時動畫作為研究目標，從水波的造型、控制、繪制及細節(jié)

2、上入手，在動畫的真實感與效率之間尋求一個良好的平衡，建立了一個能夠?qū)崿F(xiàn)種類豐富且形態(tài)逼真的實時水波動畫系統(tǒng)。 本文的研究工作主要包含了以下幾個方面： 1.介紹了常用的用于水波動畫的物理模型與求解方法，以潰壩動畫為例，采用二維淺水方程結(jié)合有限體積法的方法，充分利用了GPU(GraphicsProcessing Unit)在數(shù)據(jù)計算上的并行性，在GPU上實現(xiàn)了實時的潰壩動畫。 2.基于細胞自動機中鄰域傳播的思想，提出

3、一種快速的水波模擬算法。采用一種內(nèi)、外參數(shù)分離的控制策略，實時地生成各種水波的參數(shù)序列，從而滿足了各種不同水波形態(tài)的模擬需要。 3.針對矩形網(wǎng)格，提出一種視點相關的多層網(wǎng)格劃分方法及自適應更新策略，實現(xiàn)了針對大規(guī)模區(qū)域的水面實時漫游技術。 4.采用了基于局部光照模型與動態(tài)紋理映射的方法，模擬了在較粗網(wǎng)格下的水波的動態(tài)凹凸效果、水面對環(huán)境的反射與折射效果、及水底的陽光焦散效果等水波光學特效。在大大增加視覺真實感的同時，實現(xiàn)