基于歐拉模型的實(shí)時(shí)可交互煙霧算法研究.pdf

1、在現(xiàn)實(shí)生活中煙霧是隨處可見的，煙霧仿真可以應(yīng)用在電影特效、電子游戲、廣告等多個(gè)領(lǐng)域。但是，由于煙霧的外觀不規(guī)則且具有快速變化的特點(diǎn)，煙霧仿真的研究一直是個(gè)難點(diǎn)問題，充滿了挑戰(zhàn)性。為實(shí)時(shí)展現(xiàn)煙霧良好的交互特性，本文主要做了兩方面的研究，分別是虛實(shí)場景下的煙霧軌跡算法研究和煙霧與障礙物的交互算法研究。
　　首先，為實(shí)現(xiàn)虛擬場景下控制煙霧運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)效果，在路徑附近生成方向與路徑相切的目標(biāo)速度場，通過引入反饋控制技術(shù)，不斷調(diào)整模擬的速度場

2、使其與目標(biāo)速度場相一致，實(shí)現(xiàn)煙霧沿著各種設(shè)定軌跡實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的效果；同時(shí)，通過體素化方法離散障礙物，將煙霧與障礙物通過雙向耦合方程統(tǒng)一計(jì)算得到模擬值。
　　其次，為進(jìn)一步增強(qiáng)煙霧的交互性，基于 Kinect的骨骼追蹤原理實(shí)現(xiàn)在虛實(shí)場景下，通過手勢識(shí)別控制煙霧使其任意軌跡運(yùn)動(dòng)或繪制簡單的圖案。當(dāng)手的位置變化時(shí)，實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前的各骨骼點(diǎn)坐標(biāo)，傳遞給煙源后，對其施加外力驅(qū)動(dòng)迫使煙霧沿著手勢的方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)煙霧跟蹤手勢進(jìn)行各種交互運(yùn)動(dòng)的模擬效果

3、。
　　再次，為更逼真展現(xiàn)實(shí)時(shí)可交互煙霧的細(xì)節(jié)，加強(qiáng)煙霧仿真的真實(shí)感和實(shí)時(shí)性，采用光線投射算法對煙霧進(jìn)行渲染繪制；同時(shí)利用 HLSL實(shí)現(xiàn)在 GPU上的著色器編程，加速了渲染過程。通過創(chuàng)建多個(gè)線程的并行計(jì)算，有效地解決了 N-S方程求解復(fù)雜，計(jì)算速度慢的問題，提高了仿真效率。
　　最后，搭建Unity3D平臺(tái)，結(jié)合C＃和JavaScript語言編程，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)可交互的煙霧模擬系統(tǒng)，并驗(yàn)證本文提出的算法，同時(shí)將使用本文算法實(shí)現(xiàn)的煙