基于OpenGL的流體動(dòng)畫模擬研究.pdf

1、近十幾年來，隨著影視動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字娛樂和計(jì)算機(jī)游戲等領(lǐng)域的不斷發(fā)展壯大，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)在這些產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)下也有著巨大進(jìn)步，而且隨著時(shí)代的發(fā)展，這一技術(shù)將會(huì)越來越多的走進(jìn)人們生活的各個(gè)方面。近幾年來對(duì)流體如云、霧、煙、火、雨、水、禮花等進(jìn)行模擬，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而基于物理的自然景物模擬是人們研究的熱點(diǎn)方向，它通過探索真實(shí)世界中自然現(xiàn)象的物理本質(zhì)，利用計(jì)算機(jī)為物體建立精確的運(yùn)動(dòng)模型，從而更加逼真的表現(xiàn)物體的形象和運(yùn)動(dòng)

2、。由于自然現(xiàn)象的形成和運(yùn)動(dòng)受到許多規(guī)律的控制，在這些規(guī)律共同作用和影響下，真實(shí)準(zhǔn)確的用物理方程將其描述出來是非常困難的。雖然現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的處理速度已經(jīng)非常快了，但是對(duì)于處理這么多復(fù)雜的方程，這樣大的數(shù)據(jù)量，還是有些困難。所以基于物理的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫總是存在耗時(shí)嚴(yán)重的問題，滿足不了許多對(duì)時(shí)間要求較高的圖形學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的要求。 本文以流體動(dòng)畫模擬作為研究目標(biāo)，試圖在模擬的真實(shí)感和效率之間尋求一個(gè)良好的平衡點(diǎn)，在損失一定逼真度的情況下達(dá)到較好

3、的實(shí)時(shí)性，滿足個(gè)別對(duì)真實(shí)感要求較低，而對(duì)顯示效率要求略高的游戲的要求。本文對(duì)這一課題的研究主要集中在以下兩個(gè)方面：第一，設(shè)計(jì)了基于動(dòng)態(tài)云的實(shí)時(shí)動(dòng)畫模擬。與用分形、隱函數(shù)、Perlin Noise、粒子系統(tǒng)等方法相比，本文根據(jù)云沒有固定的形狀和顏色并且運(yùn)動(dòng)速度和方向比較自由等特點(diǎn)，采用了更簡(jiǎn)單的二維紋理圖片，通過重復(fù)紋理映射技術(shù)、縮放、平移及霧化等變換方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維云的模擬。其優(yōu)點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，占用資源少。第二，采用一種非嚴(yán)格的