基于物理模型的云模擬.pdf

1、在計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，人們逐漸利用計算機(jī)來再現(xiàn)周圍的真實世界，自然現(xiàn)象的建模和渲染是近幾十年來計算機(jī)虛擬現(xiàn)實與系統(tǒng)仿真的一個重要研究領(lǐng)域，基于物理模型的流體模擬近年來成為這個領(lǐng)域的一個研究熱點，構(gòu)建類似流體流動的模型是非常重要且具有挑戰(zhàn)性的問題，一個好的解決方法能夠在其他相關(guān)的領(lǐng)域中起到極大地促進(jìn)作用。
　　 云作為戶外場景的重要元素，它是一種非常復(fù)雜的自然現(xiàn)象，是大氣流動的形象化，其形狀不規(guī)則且運(yùn)動復(fù)雜、具有隨機(jī)性，三維云的模擬

2、已經(jīng)成為計算機(jī)圖形學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的問題之一。對云的模擬，研究人員主要針對在它的靜態(tài)和動態(tài)方面，目前已對靜態(tài)云的真實感模擬進(jìn)行了大量的研究，但對于動態(tài)云的模擬相對還比較少。然而，動態(tài)云的快速模擬技術(shù)在計算機(jī)游戲動畫、影視廣告等許多領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價值，在三維虛擬場景的漫游和飛行模擬中，實時的動態(tài)云的模擬變得越來越重要。
　　 本文首先對目前關(guān)于云的相關(guān)研究與成果進(jìn)行綜述，對基于物理模型的流體模擬方法進(jìn)行分析，然后對描述流體現(xiàn)象

3、的Navier-Stokes方程的求解作了詳細(xì)討論，以半拉格朗日法和有限差分法作為核心思想對Navier-Stokes方程進(jìn)行求解，利用GPU強(qiáng)大的運(yùn)算能力、并行性與可編程性來加速計算Navier-Stokes方程，根據(jù)積云的物理特點，提出一種新的動態(tài)積云實時模擬算法，使用基于物理模型的流體動力學(xué)方法對積云進(jìn)行建模，并引入粒子系統(tǒng)思想，使本文的模擬方法既具有基于物理模擬方法逼真的優(yōu)點，又有粒子系統(tǒng)方法簡單的優(yōu)點，最終生成實時、逼真的動態(tài)