基于unity3d引擎和sph方程的海浪模拟

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1、４击种化＊或，ＯＭＩＴＹ口ＦＥＬＥＣＴＢ口ＭＩＣＳＣＩ６ＮＣＥＡＮ口Ｔ巨ＣＨＮＯＬ口巧ＹＯＦＣＨＩＮＡＩＶＥＲＳ硕：ｔ学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ萬．早，，；，，；化戸…．；；方１＾作＼瞧ｃ，；誦｜＾＾｜＇＾：；：＼＼／＇＾．Ｖ：：．：护：：小：旣巧獻论支题目基于加ｉｔｙ３Ｄ引擎和ＳＰＨ方程的海浪模拟学科专业计算机应用技术芒学号２０１３２１０６０３１３：作者姓名郑蕴指导教师隣雷靈教授：＇＇＇蠻．Ｋ＂：

2、＼＾．：Ｖ：，Ｈ：．．；，：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：鄭無日期：年月＾。日ｔ论支使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文

3、的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权子科技大学可＾将学位论文电［的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采、缩用影印印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密此规定的学位论文在解密后应遵守）作者签：Ａ名：棘＃凌＿名＿导师签坪：：曰，期年曰］月。令分类号密级注1UDC学位论文基于Unity3D引擎和SPH方程的海浪模拟指导教师陈雷霆教授电子科技大学成都申请学位级别硕士学科专业计算机应用技术提交论文日期2016.3.28论文答辩日期2016.5.16学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席

4、评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。OceanwavesimulationbasedonUnity3DandSPHequationsAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ComputerApplicationTechnologyAuthor:ZhengLeiSupervisor:Prof.ChenLeitingSchool:SchoolofComputerScience&Engineering摘要摘要随着计算机软硬件的发展

5、以及GPU技术的兴起，计算机图形学得到了快速发展。随着3D模拟的广泛应用，自然景物模拟也已经成为图形学领域的研究热点之一，如烟、河流、云雾等流体是具有挑战性的研究课题。作为水流体模拟的分支，海浪模拟对真实感和实时性也有较高的要求。海浪模拟技术应用广泛且在许多领域获得了重要的应用，如工程领域、科学领域、军事领域、虚拟现实以及商业娱乐等。计算精确而且大大降低了开发费用，确保工程安全，减少不必要的损失。因此建立海浪模型、实现海浪模拟对我们来说是非常有意义的。从真实感角度出发，海浪建模方法分为基于几何造型的建模、基于海浪谱模型的建模、基于流体力学的建模和基于动

6、力模型的建模四种。光滑质点流体动力学作为粒子系统方法，比较适合浪花飞溅和卷浪等场景的模拟，但在大规模的海浪场景的模拟时由于粒子数太多，计算量太大，实时性较差。本文在研究光滑质点流体动力学的基础上，我们分析其特点和问题，并最终选取合适的纳维-斯托克斯方程。我们在Unity3D引擎的基础上实现海浪的模拟，并结合光照模型增强真实感，满足海浪模拟的实时性和真实感的要求。其中主要的研究内容如下：首先对SPH边界处理方法进行了改进，简化了计算过程，然后基于改进后的SPH方法进行海浪模拟，具体内容有粒子的初始化、搜索临近粒子、计算粒子密度、受力以及位置变化等。我们模

7、拟粒子的运动，并最终实现海浪效果。其次对光照模型进行了改进，把HalfLambert模型与Blinn-Phong模型相结合。HalfLambert模型增强亮度，Blinn-Phong模型突出镜面高光的效果，从而增强了真实感。最后在Unity3D引擎上进行编程实现，具体内容有编写相应的脚本和Shader等，最终实现逻辑控制、渲染以及交互等功能。根据系统的需求分析，本文在Unity3D引擎上实现演示系统。该系统分为场景管理模块、逻辑处理模块、功能渲染模块以及交互模块四部分，本文在兼顾实时性和真实感的前提下，对系统中各个模块给出了具体的实现方案。关键词：光滑

8、质点流体动力学，计算机图形学，光照模型，Unity3D引擎IABSTRACTABSTRACTW