分布式汽车驾驶模拟器视景中实时特效的研究与应用

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1、分类号密级UDC学校代码10497武搏健声大享学位论文题目分布式汽车驾驶模拟器视景中实时特效的研究与应用英文一R邸即rchandApplieationofReal一timeSpeeialEffects题目。noist‘but比Automobilismsimulato;巧sualsystem研究生姓名朱晓梅姓名陈定方职称教授学位指导老师单位名称物流工程学院邮编430063姓名尹念东职称教授学位博士副指导老师单位名称物流工程学院..…邮编430063申请学位级别硕士.1.学科专业名称计算机应用技术论文提交日期2008.42008.5_论

2、文答辩日期学位授予单位学位授予日期_答辩委员会主评阅人张茂元殷贤亮2008年5月武汉理工大学硕士学位论文摘要分布式汽车驾驶模拟器是将分布式虚拟现实技术与汽车驾驶模拟器相结合的一种应用，是近几年研究的一个热门课题。视景仿真系统是驾驶模拟器的重要组成部分，它应用了先进的三维建模技术、视景仿真技术、图形学技术和虚拟现实技术，从而大大地提高了视景仿真的效果。其中，实时特效技术的研究尤其是自然现象的仿真对驾驶模拟器的培训效果起着非常重要的作用。由于自然现象本身存在复杂的物理背景和明显的随机特征，因此，目前对自然现象的仿真研究仍然存在许多巫待解

3、决的问题，尤其表现在实时模拟方面。随着可编程图形处理器(GPU)的发展，自然现象的仿真将进入一个崭新的阶段。本论文在介绍汽车驾驶模拟器及自然现象的国内外研究现状的基础上，阐述了自然现象视景仿真对驾驶模拟器研究的意义。结合相关课题作为研究背景，选用三维建模软件3DStudioMAX和三维开源引擎opens。eneGraph(OSG)作为驾驶模拟器开发平台。介绍了可编程硬件和着色语言的应用，尤其是openGL着色语言(GLSL)的选择，以及OSG相关技术。然后对采用粒子系统，纹理映射，模板缓存，多通道等方法实现的特效进行了系统的研究，并

4、将其成功地移植到分布式汽车驾驶模拟器场景中，实现了实时交互式可编辑的特效模块。本文研究了分布式驾驶模拟器视景中实时特效技术的各个环节，论文的主要工作与创新点如下:(1)基于GPU加速的粒子系统实现的降水特效，用动态贴图技术实现的积雪效果，以及引入各种优化策略。最终实现可编辑的效果包括实时更改粒子的纹理，粒子的大小，粒子的速度以及风向等属性;(2)基于GPU加速和透明贴图技术实现的风吹草动特效，以及包括风和草垛的建模;(3)利用OSG自带的粒子系统并结合分层粒子系统原理实现的火烟特效，最终实现可编辑的效果包括实时调整其颜色和位置等属性

5、;(4)在OSG平台中实现了可编辑的镜像效果，解决了建模软件无法在驾驶模拟器场景中实现比较好的平面反射问题。关键词:实时特效，粒子系统，纹理映射，GPU，oSG武汉理工大学硕士学位论文AbstraCtDistributedautomobilismsimulator15anaPPlieationofcombiningdistributedvirtUalrealitywithautomobilismsimulator，andit15becomingoneofthehottoPies，inreeentyears.AsthemostimPo

6、rtantcomPonentofautomobilirmsimulatof，visualsimulationsystemhasbeenlargelyimProvedthequalityofvisuals而ulationbyadoPtingadvaneedthree一dimensionedmodelingteehnology，visualsimulationteehnology，graPhicstechn01ogyandvirtUalrealityteclmology.Whiletheresearehofreal一timesPeeia

7、leffectstechnology，esPeeiallynaturalsimulation，15veryimPortantforthetrainingofautomobilismsimulator.Sineethenaturalelements15ofeomPlexPhysicalbackgroundandaPParentStochastietraits，theresearchofitssimulationronainsalotofProblemstoberesolved，esPeciallyinthefieldofreal一ti

8、mesimulation.ConsideringthedeveloPmentofProgr田力mableGraPhieProeessingUnit(GpU)，nal卫ralelementssimulationwillbeinanewP