风场作用下动态草地场景的建模与绘制

为真实地模拟草在风中摇曳的动态效果,从结构动力学角度将风场视为具有时间和空间相关性的随机过程,利用线性自回归过滤器的方法生成给定条件的风速矢量场,进而运用动力学中有限元分析的方法实时计算风力作用下草的不同部分的受力和形变。在上述基础上,采用基于L系统和基于图像的表示方法对近处的草模型进行参数化建模,并用星形的结构建立远处草体的模型,以便加速场景视点相关的绘制。综合上述算法并结合GPU的可编程功能,可以实时模拟风场作用下草地的动态效果,且真实感比较强。

草地场景碾压效果模拟

草体作为自然场景的一种重要元素,数量众多、覆盖范围广,很难实现实时模拟。针对已有方法存在的问题,提出了一种草体碾压效果模拟方法。利用混合式表达方式构建出大规模静态草地场景,采用基于GPU的实时碰撞检测算法和受力向量传播机制计算视点近处草叶的受力和形变,通过调整布告板斜率模拟中远距离草丛变形。为消除混合式表达方法带来的跳动现象,实现了一种层间动态过渡策略。实验结果表明,该方法能模拟出逼真的草体碾压效果,同时有效弥补了传统算法的缺陷。

基于多组体纹理切片的草地场景快速仿真技术

高度真实感的草地场景仿真是计算机图形学和仿真领域具有挑战性的课题。传统的基于几何的方法能够表现草体丰富的细节,但是庞大的数据量对于实时仿真并不完全适用。基于图像的方法虽然大大提高了仿真效率,但是对细节的表现不足。基于体纹理的方法在表现结构复杂且具有重复性的场景方面具有优势。应用体纹理的算法,可以在保证一定场景真实感的前提下,提高仿真效率。结合可编程图形处理器(GPU)的技术,设计并实现了基于多组体纹理切片的草地场景快速仿真算法。利用光线投射法,分别得到三组单方向体纹理的绘制效果。再根据视线的方向,决定每组体纹理图像的贡献度,进行加权融合。实验结果表明,算法在保证较高真实感的前提下,实现了草地场景的实时仿真。