基于GPU和粒子系統(tǒng)的動態(tài)云實時模擬.pdf

1、近年來，3D游戲、虛擬視覺和動漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，各種場景模擬技術(shù)層出不窮。這其中，自然景物仿真因建模過程復(fù)雜，畫面渲染難度大，一直是計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。云是自然景觀中最常見一種風(fēng)景，關(guān)于云的仿真技術(shù)層出不窮。但是云層變化多端，色彩也千變?nèi)f化，如何選擇合適的模型對其進行建模以及提高繪制效率一直是云仿真技術(shù)的關(guān)鍵。
　　本文主要從云的形成機理入手，基于粒子系統(tǒng)對云進行建模。在所有基于物理過程建模的計算機仿真中，當(dāng)仿真規(guī)模擴大時，

2、仿真的效率一直是難以解決的問題。針對這一問題，本文的系統(tǒng)建模和邏輯控制在CPU段，而將屬性計算和畫面渲染等耗時操作放在GPU中，利用GPU的并行計算能力加速繪制，達(dá)到了很好的效果。
　　本文利用OpenGL技術(shù)和粒子系統(tǒng)思想，對天空中的積云進行了建模。本文將云當(dāng)做不可壓縮流體，使用Navier-Stokes方程描述其運動規(guī)律。為了在GPU中編寫程序加速方程的各項求解，本文利用有限差分法中的交錯網(wǎng)絡(luò)將求解域離散化，用Jacobi迭代