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metaball重叠区域作用效果混合

中国图象图形学报 2006年第5期11卷 695-699,I0002-I0003页

作者：李凌丰谭建荣赵海霞浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310027

在表现隐式曲面或曲面变形时,多个metaball作用的重叠区域常会出现肿胀、褶皱、撕裂等缺陷。前人虽曾通过调整metaball参数、简单叠加、直接合并等来解决这些问题,但未能得到效果好,且效率高的满意结果,为此,在分析、研究了metaball单... 详细信息

在表现隐式曲面或曲面变形时,多个metaball作用的重叠区域常会出现肿胀、褶皱、撕裂等缺陷。前人虽曾通过调整metaball参数、简单叠加、直接合并等来解决这些问题,但未能得到效果好,且效率高的满意结果,为此,在分析、研究了metaball单独作用、作用范围重叠的基础上,分别针对点骨架、直线段、曲线段骨架,提出了线性加权和、代数混合、指数加权和方法,用以处理多个metaball在重叠区域的作用效果混合。实验表明,这些混合方法不但可与曲面的表示方法以及metaball势函数的形式无关,而且在边界处的过渡较平滑,其效果与效率也得到了实例验证。

关键词： metaball 骨架混合肿胀褶皱

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metaball势函数的若干性质研究

浙江大学学报（理学版） 2004年第4期31卷 404-408,415页

作者：李凌丰谭建荣张谦浙江大学国家重点实验室浙江杭州310027

对曲面实施基于metaball的变形时,体现变形约束的势函数起着决定性的作用.分析研究了现有几种常用势函数的形式、特性、含义,以及其导数的性质、最大最小取值、连续性等,并将它们相互比较;在性质研究的基础上,改进这些现有势函数,建立... 详细信息

对曲面实施基于metaball的变形时,体现变形约束的势函数起着决定性的作用.分析研究了现有几种常用势函数的形式、特性、含义,以及其导数的性质、最大最小取值、连续性等,并将它们相互比较;在性质研究的基础上,改进这些现有势函数,建立了基本球形函数、普遍指数函数、椭球形函数与超椭球形函数等新势函数,以适应不同的应用背景,拓展基于metaball的曲面变形的适用范围并丰富其表现力;提出了多个势函数组合作用时的层次控制方法.

关键词：势函数 metaball 原始体超椭球层次控制

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过渡曲线的构造及相关问题的研究

过渡曲线的构造及相关问题的研究

作者：张娜辽宁师范大学

学位级别：硕士

在计算机辅助几何设计中,过渡曲线的构造是一个重要的研究课题,在数控加工、机器人设计以及道路设计等领域有广泛应用。本论文从两个方面研究过渡曲线的构造问题,一方面基于带参数的多项式势函数与metaball技术构造过渡曲线,过渡曲线兼... 详细信息

在计算机辅助几何设计中,过渡曲线的构造是一个重要的研究课题,在数控加工、机器人设计以及道路设计等领域有广泛应用。本论文从两个方面研究过渡曲线的构造问题,一方面基于带参数的多项式势函数与metaball技术构造过渡曲线,过渡曲线兼具连续性与形状可调性,一方面采用三次PH-DP曲线构造了相互包含的两圆弧之间G连续的过渡曲线。全文内容安排如下:第一部分绪论,主要介绍了本论文的研究背景和研究意义,以及过渡曲线的构造方法。第二部分利用势函数构造基于metaball的过渡曲线。通过选取恰当的带参数Bézier曲线模型,结合势函数的特征构造了一类带参数的多项式势函数,进而研究了该势函数在构造过渡曲线中的应用。过渡曲线在端点处达到C连续,并且可利用所带的参数对过渡曲线的形状进行调整。第三部分在PH-DP曲线的几何构造方法基础上,构造了相互包含的两圆之间的C型过渡曲线。利用三次PH-DP曲线控制多边形的几何特征,得到过渡曲线曲率单调递增的充分条件,过渡曲线是G连续的,并给出了关于圆心距的过渡曲线存在唯一条件。

关键词：过渡曲线 metaball 势函数 PH-DP曲线连续

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雨场景中的水滴与多种物体交互模拟

雨场景中的水滴与多种物体交互模拟

作者：赵圆圆燕山大学

学位级别：硕士

自然场景的模拟一直是虚拟现实一个重要方面,降雨现象是日常生活中最常见到的,雨场景在游戏动画、驾驶仿真等众多领域具有广泛应用。目前的雨场景仿真中,大多只针对部分特定现象进行模拟,现实中,雨滴下落过程中可能与建筑物、地面以及... 详细信息

自然场景的模拟一直是虚拟现实一个重要方面,降雨现象是日常生活中最常见到的,雨场景在游戏动画、驾驶仿真等众多领域具有广泛应用。目前的雨场景仿真中,大多只针对部分特定现象进行模拟,现实中,雨滴下落过程中可能与建筑物、地面以及水面等发生碰撞。因此提出一种实时的雨滴交互模拟方法,实现对多种常见物体的交互现象模拟。首先,为了保证雨滴运动的真实性以及实时性交互,建立雨滴的几何模型和动力学模型,并考虑雨滴的随机运动描述问题。针对虚拟雨场景中动态雨滴交互的问题,对产生的相应效果进行深入分析,引入metaball技术,改进绘制算法中势能的球心位置计算方法,并通过物理学公式以及碰撞检测算法实时解决雨滴碰撞后的变形问题。此外,通过引入距离临界值,实现雨滴之间的融合现象。其次,通过使用高度图绘制凹凸不平的地面,引入计算机图形学中成熟的BRDF渲染方法,实现雨后湿润地面的光学效果;为进一步增强真实感,利用深度图来生成雨水达到地面的飞溅位置,实现雨水飞溅的层次感和随机性效果。再次,为解决雨场景现象模拟的真实感问题,进行雨滴和水面的交互模拟中的多项效果模拟。通过使用高度图的深度信息绘制积水区域,引入过程式纹理的方法模拟水面涟漪,利用metaball技术处理水面上的气泡的融合,采用粒子系统模拟雨滴飞溅效果。最后,利用Cg语言编程实现反射和折射效果,与光照模型混合得到综合的光学效果,减少计算成本,提高实时性,设计并实现实时模拟系统,对算法最终模拟效果进行展示、分析和对比,以验证提出的模拟算法。

关键词：雨滴模型 metaball 湿润地面高度图深度图过程式纹理光照模型

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汽车车灯轮廓设计以及过渡曲线的构造

汽车车灯轮廓设计以及过渡曲线的构造

作者：何佳文合肥工业大学

学位级别：硕士

本文研究内容主要包括两个部分:汽车车灯轮廓线造型和过渡曲线的构造。第一部分提出车灯造型,为了更加有效的设计汽车车灯的形状,提出一种基于三次含形状参数的拟Bézier曲线的汽车车灯轮廓线设计方法。首先介绍了汽车车灯轮廓曲线的研... 详细信息

本文研究内容主要包括两个部分:汽车车灯轮廓线造型和过渡曲线的构造。第一部分提出车灯造型,为了更加有效的设计汽车车灯的形状,提出一种基于三次含形状参数的拟Bézier曲线的汽车车灯轮廓线设计方法。首先介绍了汽车车灯轮廓曲线的研究背景,给出了Bézier曲线的定义及其几种扩展形式,提出本文所用的拟Bézier曲线的来源;随后研究了分段三次拟Bézier曲线的光滑拼接条件,给出了G 、C和G拼接条件;然后利用三次拟Bézier样条曲线构造汽车车灯投影轮廓线,并分析了轮廓曲线大调与微调方法,包括轮廓边线和边角的调整;最后根据车灯正投影曲线得到车灯轮廓模型。通过调整形状参数的取值和控制顶点的位置,可以根据需要灵活控制轮廓线的形状。与现有方法相比,该方法具有更低的次数,计算更简便。数值实例表明,该方法简单有效,便于形状的交互设计。第二部分提出势函数的构造,通过介绍目前几种常用的势函数,根据势函数所满足的要求,本文构造了新的势函数。介绍了几种不同的过渡类型,并给出该方法在凸轮轮廓设计的实际应用。本文提出的势函数不仅满足了过渡效果,还使得过渡曲线在中点处更接近两条被过渡的曲线,达到了好的过渡效果,最后总结了全文,并展望进一步工作的可行性。

关键词：车灯轮廓三次拟Bézier曲线几何连续形状控制 metaball 过渡曲线势函数凸轮

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雨场景真实感建模与绘制算法的研究

雨场景真实感建模与绘制算法的研究

作者：郑玄燕山大学

学位级别：硕士

雨场景的真实感模拟一直是计算机图形学研究的热点和难点之一，在影视特效、三维游戏开发等诸多领域有广泛的应用。在目前的雨场景模拟研究中，存在雨场景的细节展现不真实、不完善的问题，从而影响了雨场景的真实感，本文提出了一种Met... 详细信息

雨场景的真实感模拟一直是计算机图形学研究的热点和难点之一，在影视特效、三维游戏开发等诸多领域有广泛的应用。在目前的雨场景模拟研究中，存在雨场景的细节展现不真实、不完善的问题，从而影响了雨场景的真实感，本文提出了一种metaball技术与可变形表面结合的算法，快速且真实的模拟雨滴撞击水面的效果。首先，完成雨滴和水面的真实感建模与绘制。为了真实且快速的模拟雨场景，我们采用粒子系统和纹理混合来绘制真实的雨滴，使用质点弹簧模型建立任意形状的水面网格，包括矩形、圆形、不规则的形状，并分析雨滴和被雨滴撞击的水面质点的受力情况。其次，模拟雨滴和水面交互。为了解决雨场景的细节展现不完善的问题，本文从物理学角度分析雨滴撞击后水面出现的现象。引入碰撞检测、边界检测，通过质点之间的作用力模拟雨滴和水面交互产生的波纹;将metaball技术作为融合泡泡的造型单位，提出并解决metaball技术与质点弹簧的可变形表面的结合时遇到的问题，构建算法，模拟出雨滴和水面交互产生的泡泡;再次利用粒子系统模拟了雨滴撞击水面时的水花。再次，实时绘制动态雨场景。为了丰富整个雨场景，我们使用立方体纹理绘制降雨模型周围环境。采用动态纹理的反射光线计算方法实现水面和泡泡的反射效果。考虑到水面和泡泡的形状不同，分别使用CG语言中的折射函数和精确光学折射算法，实现水面和泡泡的折射效果。最后分别计算水面和泡泡的反射颜色、折射颜色和光照颜色混合得到最终的渲染效果。最后，设计并实现了实时雨场景系统，验证本文所提出的算法。并对算法模拟效果的真实性进行了比较分析。

关键词：雨场景粒子系统质点弹簧模型 metaball 动态纹理光学折射算法

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水的制作——制作前需要理解的水的构成

艺术与设计．数码设计 2004年第4期 18-21页

作者：桥口智仁徐墨

水(液体)的姿态是丰富多彩的，不光是由于其自身的性质，根据环境的不同，水的姿态也会发生变化。我们就是根据这些变化的要素来表现水的各种姿态的。从身边的饮料到大海和小溪，现在就让我们来看一下表现水的各种技术。

关键词：水制作方法工作要素反射透过光粘性表面张力混浊物聚光效果菲涅耳现象 metaball Fluid