基于物理的可控氣體實時模擬的研究與實現(xiàn).pdf

1、對自然現(xiàn)象的真實模擬,由于能夠增添虛擬現(xiàn)實真實感,更好地烘托環(huán)境氣氛,因此歷來是人們在影視特技、廣告、游戲中一種視覺要求。氣體屬于流體研究范疇,為了逼真地模擬真實世界以及生成某些特效,虛擬現(xiàn)實對如煙霧和火焰等常見自然現(xiàn)象的模擬提出很高要求。對于某些簡單的自然現(xiàn)象,人們可以采用過程描述的方式來獲得某種特定效果;但是對于復(fù)雜的自然現(xiàn)象,人們無法找到一個簡單的模型來描述它,這個時候去追溯現(xiàn)象本身的物理根源,并借助其本身較為精確的物理描述才能真

2、實再現(xiàn)其外在視覺現(xiàn)象。
　　 隨著計算機圖形學(xué)(CG)以及計算機硬件技術(shù)的發(fā)展,基于物理的建模方式在計算機圖形學(xué)領(lǐng)域越來越受到關(guān)注。該方法從物體內(nèi)在的物理屬性出發(fā),建立物理模型,以此來作為模擬流體運動的基礎(chǔ),很好的解決了計算機圖形學(xué)中因流體運動規(guī)律復(fù)雜性而難以控制和繪制的問題,實現(xiàn)了真實感實時流體運動效果。
　　 本文對基于物理的氣體建模方式和模擬算法進行了深入研究,內(nèi)容主要涉及了基于物理模型創(chuàng)建技術(shù)、數(shù)值積分方法、三維

3、紋理繪制等方面,并在此技術(shù)和方法基礎(chǔ)上提出了基于物理的可控氣體模擬算法,實現(xiàn)氣體形成指定形狀的效果。由于氣體受控是建立在自由運動的基礎(chǔ)上,因此,本論文的研究內(nèi)容包括以下兩個部分:第一,借助基于物理的流體動力學(xué)模型對氣體進行物理建模,采用Helmont分解投影及高斯迭代方法求解模型方程,并在求解過程中運用半拉格朗日法以及近似模型原理對方程進行處理,增強了實時性要求;第二,深入研究了氣體受控中的關(guān)鍵技術(shù)和問題,提出氣體受控的有效算法。本文采