动态海浪建模与仿真的关键技术研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:say_8139
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海洋仿真技术研究方面,研究者们对虚拟海洋仿真的沉浸性、真实性、交互性、实时性等多方面要求提出诸多严格标准。为此,满足现实生活中的应用需求,利用计算机构建出高品质的虚拟海洋模型是十分关键的。  首先,针对物理建模方法在仿真时对CPU,GPU负荷较大与无法在大范围环境下采用此方法建模的问题,提出一种基于预处理的改进Gerstner几何模型与海浪谱模型反演的海高纹理序列图的方法。该方法对现有的Gerstner波波形仿真效果出现波峰交互的问题,对现有Gerstner波增加控制因子,对海浪谱(PM谱,SWOP谱)与改进的Gerstner波进行FFT反演,并通过根据建立的海浪建模方法进行预处理获取网格各顶点海浪高程值,最后根据高程值在 GPU顶点处理器上对预设值的海平面进行纹理贴图映射,从而实现对海面的建模。  其次,在大规模的海洋仿真系统当中,由于计算机的 CPU资源是有限的,海浪建模仿真不能允许占用太多的CPU时间片,如果采用物理建模求解N-S方程的方法来进行海浪仿真,其算法时间复杂度较高,其绘制速度受影响较大。因此,绘制大规模海域需要使用 LOD技术,并受到文献启发,根据人眼视线规律,观察任意场景时产生的中心聚焦成像密集,扩散到周边愈远成像就愈疏散,建立投影映射的LOD放射性网格。  最后,分析研究现有海浪泡沫实时模拟。在海浪泡沫仿真方面,国内外学者现一般采用虚拟现实中的粒子系统技术对海浪泡沫进行绘制,采用粒子系统可产生具有不同物理属性的粒子来实现较为精细的效果,复杂的粒子系统甚至需要为每个不同的粒子编写对应的运动轨迹函数。虽然粒子系统渲染效果在视觉方面真实感较强,但在大范围模拟海浪场景时,由于每帧的实时动态刷新,对CPU的负荷较大,针对此问题,提出一种在复杂环境下基于动态纹理映射的泡沫模拟方法。
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