资源描述：
《虚拟场景下与物理模型分离的流体渲染方法研究与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、虚拟场景下与物理模型分离的流体渲染方法研究与实现国防科学技术大学硕士学位论文虚拟场景下与物理模型分离的流体渲染方法研究与实现姓名：郭宝宝申请学位级别：硕士专业：计算机科学与技术指导教师：熊岳山2010-11国防科学技术大学研究生院硕士学位论文摘要近年来，虚拟场景下的流体模拟在计算机游戏、影视广告、电子游戏等各种领域得到了广泛的应用。流体涉及的现象主要包括水流、烟雾、气泡与云彩、火焰与爆炸以及波浪与水花等。流体现象虽然看起来简单和平常，但其形状多变，很难使用建模的方法去表现，要逼真地模拟出来十分复杂和困难。这使得流体模
2、拟成为计算机图形学的一个研究难点和热点。早期的流体模拟，由于计算能力较差，主要通过非物理的方法模拟水面或者波浪，这种方法往往难以控制而且对于一些复杂的现象不再适用。九十年代以后，基于物理的方法开始引入到计算机图形学中，它主要是基于流体动力学中的Navier-Stokes方程，按照描述方式的不同可以分为拉格朗日方法和欧拉方法。本文工作的主要贡献和创新总结如下：1.针对虚拟场景下流体特效模拟问题，分析了SPHSmoothedParticleHydrodynamics方法求解Navier-Stokes方程的过程。2.针对以
3、往粒子系统渲染方法在模拟流体方面的不足，提出了与物理模型分离的特效渲染方法，该方法采用了将带alpha值的纹理映射到粒子的思想。与以往纹理映射方法不同的是纹理中非透明图案的形状只用于决定粒子形状，粒子颜色和大小可变。通过纹理映射，粒子能更好地表现出流体的形态。粒子颜色和大小随时间的变化能实时地反映出流体浓度的变化。3.在利用光滑粒子流体动力学模型得到流体解的基础上，使用此渲染方法模拟了浓烟和水流翻滚特效。并在更换物理模型后，使用此方法模拟了海底气泡和潜艇尾浪特效，实验结果表明了该渲染方法在模拟流体特效时的有效性、实时
4、性、逼真性和通用性。主题词：流体模拟光滑粒子粒子系统纹理映射第i页国防科学技术大学研究生院硕士学位论文ABSTRACTInrecentyears,fluidsimulationunderavirtualscenehasbeenwidelyusedinvariousfieldssuchascomputergames,thefilmandtelevisionadvertisement,electronicgame.Fluidphenomenonmainlyincludesflow,smoke,bubble,cloud,f
5、lame,explosion,waves,spray,etc.Althoughfluidphenomenonlookssimpleandordinary,ithasnodefiniteshape,anditisdifficulttousemodelingmethodtoexpress,soitishighlycomplexanddifficulttosimulaterealfluid.Thismakesthefluidsimulationbecomeadifficultandhottopicofresearchofc
6、omputergraphics.Earlyfluidsimulation,thenon-physicalmethodisusedtosimulatethesurfaceorwavy,forcalculatingabilityisbad,thiskindofmethodisoftendifficulttocontrolandshallnotapplicableforsomecomplexphenomenon.Inthe1990s,physicalbasedmethodhasbeenintroducedintotheco
7、mputergraphics,whichismainlybasedonNavier-Stokesequationoffluiddynamics.Accordingtodescriptionoffluid,thedifferentmethodscanbeclassifiedintoLagrangemethodandtheEulermethod.Themaincontributionandinnovationofthisthesisaresummarizedasfollows:1.ThisarticleusesSPHSm
8、oothedParticleHydrodynamicsmethodtosimulatethefluid,whichisagraduallydevelopedmethodinnearly20years.ThebasicideaofSPH,thesolvingprocessofNavier-StokesequationusingSPHmethoda
