基于实时网格变形的容器内液体仿真方法的应用研究

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在用计算机模拟真实现象的图形学领域中,无定式物体尤其是流体的模拟一直是计算机图形图像模拟上的一个受到各方重视的研究方向,其相关的模拟已经在电脑游戏,电影电视,广告和虚拟现实等各个领域得到越来越广泛的应用。流体的模拟在计算机图形学上的研究已经有了非常丰富的成果,对于流体的真实物理模拟也趋于成熟,但流体由于存在过多的碰撞和计算,导致真实流体更多应用在动画特效等提前渲染的领域,然而在需要实时渲染且需求大量交互的虚拟现实产业中,高效的流体模拟仍是个值得解决的问题。本文对液面实时模拟的研究工作主要体现在两方面:1)将通常用于布料模拟的对网格点进行计算和拓扑的模拟方法用于对液体网格模型的处理,通过将弹簧-质子模型加载到三角片面网格上,通过网格的实时变形来实现液体的形变。2)通过纹理和材质细化液面模型,增强液体模拟的真实感。结合流体自身的物理性质建立一种用于模拟有形液体的新方法,实现一种低损耗的容器内液体模拟。为了对液体仿真模拟的实验效果进行充分的表现,本文设计并搭建了一套液面实验系统,该系统通过按钮切换各种不同场景下的液面,并添加可交互的操作方式,有效展示了本文方法所实现的可实时交互的液体表面。
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