雨場景中的水滴與多種物體交互模擬.pdf

1、自然場景的模擬一直是虛擬現(xiàn)實一個重要方面，降雨現(xiàn)象是日常生活中最常見到的，雨場景在游戲動畫、駕駛仿真等眾多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。目前的雨場景仿真中，大多只針對部分特定現(xiàn)象進行模擬，現(xiàn)實中，雨滴下落過程中可能與建筑物、地面以及水面等發(fā)生碰撞。因此提出一種實時的雨滴交互模擬方法，實現(xiàn)對多種常見物體的交互現(xiàn)象模擬。
　　首先，為了保證雨滴運動的真實性以及實時性交互，建立雨滴的幾何模型和動力學(xué)模型，并考慮雨滴的隨機運動描述問題。針對虛擬雨場景

2、中動態(tài)雨滴交互的問題，對產(chǎn)生的相應(yīng)效果進行深入分析，引入Metaball技術(shù)，改進繪制算法中勢能的球心位置計算方法，并通過物理學(xué)公式以及碰撞檢測算法實時解決雨滴碰撞后的變形問題。此外，通過引入距離臨界值，實現(xiàn)雨滴之間的融合現(xiàn)象。
　　其次，通過使用高度圖繪制凹凸不平的地面，引入計算機圖形學(xué)中成熟的BRDF渲染方法，實現(xiàn)雨后濕潤地面的光學(xué)效果；為進一步增強真實感，利用深度圖來生成雨水達到地面的飛濺位置，實現(xiàn)雨水飛濺的層次感和隨機性效

3、果。
　　再次，為解決雨場景現(xiàn)象模擬的真實感問題，進行雨滴和水面的交互模擬中的多項效果模擬。通過使用高度圖的深度信息繪制積水區(qū)域，引入過程式紋理的方法模擬水面漣漪，利用Metaball技術(shù)處理水面上的氣泡的融合，采用粒子系統(tǒng)模擬雨滴飛濺效果。
　　最后，利用Cg語言編程實現(xiàn)反射和折射效果，與光照模型混合得到綜合的光學(xué)效果，減少計算成本，提高實時性，設(shè)計并實現(xiàn)實時模擬系統(tǒng)，對算法最終模擬效果進行展示、分析和對比，以驗證提出的模