【摘 要】
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自然景观中飘雪的模拟,可以大大提高虚拟场景的逼真效果。雪花形态的不规则性、运动的无规律性以及受环境因素影响大的特点,使其建模方式和运动描述都非常困难。真实感的飘雪
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自然景观中飘雪的模拟,可以大大提高虚拟场景的逼真效果。雪花形态的不规则性、运动的无规律性以及受环境因素影响大的特点,使其建模方式和运动描述都非常困难。真实感的飘雪模拟是要让雪花粒子真正的浸入到风场中。为此,本文着重从以下几方面进行研究和探讨。首先,分析现有关于空气动力学的文献,确定自然界中脉动风的特征,用D3Q7晶格模型改进风场的建模方法。用LBM建立风场模型时,人们对风的随机运动的描述只是简单的在风粒子的运动方程中引入一个或几个外力来模拟风粒子运动的随机性,与风的运动轨迹相差较大。而D3Q7晶格模型可以更好的描述粒子各个方向运动的随机性,从而更逼真的模拟风的运动,进一步对浸入风场中雪粒子进行受力分析,以模拟出真实度更为逼真的飘雪场景。其次,对雪粒子进行受力分析,给出其沿网格线的运动方式。通过计算得出来的雪粒子的位置和三维空间的网格点不一定完全对应,采用概率分析的方法进行处理,保证了雪花粒子的平均位置随预期速度流变化的同时,沿着晶格线运动。既模拟了雪花飘动的随机性,又保证了雪花粒子的飘动在宏观上是准确的。再次,采用分形画线的方法,构造出三维的雪花。以往的飘雪场景中构造的雪花模型都是二维的,不能够满足现实中雪花在风场中旋转等运动的模拟,该方法可以保证飘雪场景中雪花绘制速度的同时满足其自身旋转运动的模拟。最后,设计并实现一个雪景模拟系统,对所提出的雪景模拟算法进行实验验证。
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