高速列車虛擬仿真中三維特效的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著高速鐵路和虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，使虛擬仿真技術(shù)在高速鐵路上的運(yùn)用成為可能。它把高速鐵路的設(shè)計(jì)和建設(shè)在計(jì)算機(jī)環(huán)境中用虛擬仿真技術(shù)模擬出來，不僅能在設(shè)計(jì)時(shí)看到實(shí)際的建設(shè)仿真效果，還能在評(píng)估時(shí)看到高速鐵路理想的運(yùn)營(yíng)環(huán)境，并能在實(shí)際建設(shè)時(shí)提供可視化參考等等。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和高速鐵路技術(shù)的結(jié)合，對(duì)高速鐵路的發(fā)展具有重要意義。
　　 本文在一個(gè)高速列車虛擬仿真場(chǎng)景中，運(yùn)用粒子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了表現(xiàn)受電弓和接觸網(wǎng)關(guān)系的電火花模型和模擬真實(shí)列車運(yùn)行時(shí)

2、的雨雪效果。研究了已有的三維陰影算法，實(shí)現(xiàn)了適合于該仿真場(chǎng)景的陰影特效，增強(qiáng)了仿真場(chǎng)景中的真實(shí)感。
　　 論文根據(jù)粒子系統(tǒng)理論和電火花以及雨雪效果的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適用于電火花和雨雪效果通用的粒子系統(tǒng)框架。在此框架下，根據(jù)電火花、雨、雪的不同特征，分別實(shí)現(xiàn)了電火花特效和雨雪特效。利用多紋理混合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雨天下高速列車擋風(fēng)玻璃的模擬。三維陰影技術(shù)近年來也是虛擬現(xiàn)實(shí)中研究的熱點(diǎn)之一，它能使虛擬仿真場(chǎng)景更具有真實(shí)感。不同的陰影生成技術(shù)其

3、真實(shí)感也會(huì)不同。陰影越逼真，其計(jì)算量越大，耗費(fèi)的系統(tǒng)資源也越多。本文選擇了一種計(jì)算量相對(duì)較小，且視覺效果能接受的陰影算法加入到該高速列車虛擬仿真場(chǎng)景中。本文的粒子系統(tǒng)框架和三維陰影的實(shí)現(xiàn)都是基于微軟的XNA，并以Microsoft Visual Studio C#2008為開發(fā)工具設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的。本文所研究的電火花，雨雪天氣效果和陰影特效，不僅能增強(qiáng)高速列車虛擬仿真場(chǎng)景的真實(shí)感，還能表達(dá)出高速列車模擬運(yùn)行時(shí)的一些現(xiàn)象，如電火花的產(chǎn)生能表達(dá)