虚拟场景中动态模糊物体的生成与显示

论文摘要

用计算机对动态模糊物体进行真实的模拟是计算机图形学中具有挑战性的研究方向之一,而由这些动态模糊物体所产生的动态效果,也成为某些虚拟环境中必不可少的组成部分。 本文在认真分析和总结前人相关工作的基础上,深入研究了模糊物体建模方法中的粒子系统理论、分形理论,和纹理映射方法,通过在原粒子系统基础上增加粒子的衍生,以及在三维空间中定时改变纹理对象或进行纹理映射的实体轮廓,分别实现了基于衍生粒子系统和基于纹理动画技术的火焰效果,并从绘制效率出发,在一个虚拟场景中将这两种实现的火焰效果利用视点距离的远近进行切换,较近时显示火焰的粒子实现,较远时则显示火焰的纹理动画实现。最后,对粒子系统中活动粒子数量与绘制效果的关系,以及纹理动画技术中图像序列设置的合理性等相关问题进行了讨论,并从视角关系出发,对一定条件下虚拟场景生成的图像质量,进行了定量地评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 建模方法
• 1.1.2 造型方法
• 1.1.3 绘制速度与图形质量的平衡
• 1.2 本文研究工作的概述
• 1.3 本文的内容安排
• 2 粒子系统理论
• 2.1 粒子系统的基本原理
• 2.1.1 粒子系统的基本模型
• 2.1.2 粒子系统的形式描述
• 2.1.3 添加衍生状态的粒子系统的性质
• 2.2 粒子系统的设计与构建
• 2.3 添加衍生状态的火焰粒子系统设计
• 2.3.1 火焰粒子属性的设计及其初始状态
• 2.3.2 火焰的燃烧—粒子的动态特性
• 2.3.3 火焰燃烧的效果图的对比分析
• 2.4 粒子系统实时性分析
• 2.4.1 整体算法的改进
• 2.4.2 局部细节的优化
• 2.5 小结
• 3 基于纹理动画的动态模糊物体建模
• 3.1 计算机动画
• 3.1.1 计算机动画的基本内容
• 3.1.2 计算机动画的实现方式
• 3.2 纹理映射技术
• 3.2.1 纹理映射技术的发展概述
• 3.2.2 二维纹理映射的基本原理
• 3.3 基于纹理序列的动态模糊物体模拟
• 3.3.1 基本内容与实现方法
• 3.3.2 基于纹理序列的火焰模型设计
• 3.4 从轮廓出发的纹理动画技术
• 3.4.1 从轮廓出发的基本内涵
• 3.4.2 从轮廓出发的火焰模拟
• 3.5 小结
• 4 场景生成及相关问题讨论
• 4.1 场景的生成
• 4.2 粒子系统中活动粒子数目的确定
• 4.3 纹理动画中图像显示序列顺序的合理性
• 4.3.1 纹理序列的合理性
• 4.3.2 相邻轮廓间插值的合理性考虑
• 4.4 基于视角关系的虚拟场景生成质量评价
• 4.4.1 人的视角关系在图像观测中作用
• 4.4.2 评价指标模型的建立
• 4.4.3 评价结果分析
• 4.5 小结
• 5 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录