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(jī)圖形學(xué)(CG)以及計算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展,基于物理的建模方式在計算機(jī)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(yùn)動的基礎(chǔ),很好的解決了計算機(jī)圖形學(xué)中因流體運(yùn)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(yùn)動效果。
　　 本文對基于物理的氣體建模方式和模擬算法進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(yùn)用半拉格朗日法以及近似模型原理對方程進(jìn)行處理,增強(qiáng)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