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《华北水利水电大学》 2017年
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基于OSG的水流仿真研究与可视化

李贺  
【摘要】:随着计算机图形学的研究越来越深入,虚拟现实技术也越来越成熟。相继出现的数字地球、数字城市等名词,普及了人们对图形学的认知,同时对虚拟现实的研究提出更高的要求。虚拟现实技术是对人类生存环境进行计算机图形学的再现,使用户在虚拟世界中体验科技的魅力。为增强虚拟现实场景的逼真度、增强用户沉浸感,要对场景中物体进行精细的仿真模拟,以期达到模拟现实环境的效果。在虚拟现实技术中,水流仿真研究使虚拟场景不仅能够大幅提升逼真度,并且使用户产生更强的沉浸感。水流仿真研究对真实感和实时性具有较高的要求。在水流仿真研究中,如何解决波纹的随机性、方向性及光学特性等问题成为了关键。在水流仿真研究中还要针对具体的河道环境界定河道边界、分支流速和方向问题予以研究。鉴于以上分析,本文针对水流仿真在分析国内外研究现状的基础上,提出本文研究的目的与意义,结合相关技术平台开发,对算法研究进行验证性实现。本文主要从以下几个方面展开研究。(1)在水面波浪建模方面,提出Gerstner与Simplex Noise激励源融合算法,形成由高度图扰动的水面模型。二维Simplex Noise作为三维Gerstner波模型的y方向上的激励源,对三维Gersnter高度值进行扰动,生成水流高度图。(2)在水面渲染方面,应用基于GPU的可编程渲染管线,通过凹凸映射与多重纹理映射技术,实现水面波纹的生成、流动、方向控制、边界界定及Fresnel光照效应。(3)结合OSG三维图形平台开发应用库,应用MFC框架开发水流仿真原型系统,验证基于Gerstner与Simplex Noise激励源融合算法的水流仿真的可行性,展示了不同环境下的水流虚拟现实场景。
【学位授予单位】:华北水利水电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.41;TP391.9

【参考文献】
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