基于矢量控制法和LOD的音乐喷泉模拟

喷泉效果可以大大增强虚拟现实系统的沉浸感。粒子系统是实现喷泉效果的有效方法。基于粒子系统基本思想，提出了矢量控制法并以此法利用OpenGL建立了喷泉模型。为进一步提高模型的绘制效率，引入了LOD技术。最后，利用背景音乐的感性特征参数对该喷泉模型动态驱动，实现了对音乐喷泉的模拟。     

基于粒子系统的实时瀑布模拟

提出以线元为基本造型单位并基于动力学原理模拟瀑布的运动轨迹，结合层次包围盒和聚类树技术加速粒子的碰撞检测，并采用逐渐淡化融合的方法模拟水花的消失过程。实验证明该算法模拟瀑布的运动和外观效果真实，在普通的PC平台上利用标准图形系统即可获得实时的绘制速度。     

GPU上的实时三维云仿真

云的建模和绘制-直是计算机图形领域研究的挑战之一.提出了一种全在GPU上的三维云模拟和渲染的框架,从面片生成、排序和渲染全在GPU内完成.云建模采用编制的云模型编辑器对云的形状和颜色等属性进行编辑,通过面片组合生成三维云几何模型.云的渲染方面,采用GPU上实现的bitonic排序方法对组成三维云的面片进行排序以实现正确的alpha混合;并将图形引擎特性-几何着色器引入到GPU上的三维云渲染中,实现三维云几何形体在GPU中的生成.开发了三维云生成和渲染模块,实现了可视化仿真应用中大规模和实时渲染的三维云仿真模块.     

基于粒子系统的战场环境特效仿真

基于粒子系统的特效仿真是虚拟战场环境可视化仿真中的一个重要环节。文章首先阐述了粒子系统的原理,然后根据粒子系统原理为虚拟战场环境中爆炸、火焰、云彩、烟雾、尾迹、雨雪等不规则景物建立了粒子系统模型,最后文章还分析了基于粒子系统的特效仿真中的动态链表、三角函数链表、实时性等关键技术。战场环境特效仿真为分布式虚拟战场环境提高了逼真度。     

基于GPU的一类地理多智能体系统并行仿真研究

针对当前地理多智能体建模存在着计算成本高、配置复杂、运算加速性能不高的问题,以杜能模型为例,提出基于GPU并行技术的一类地理多智能体仿真与优化方法。通过构建空间索引网格的方法,动态维持智能体与空间索引网格的关联关系,提高地理多智能体系统的仿真运行效率。研究结果表明:采用GPU并行技术,能够使多智能体系统的运行性能得到明显提升,对开展大规模数据下的空间系统多智能体仿真建模具有重要意义。     

基于粒子系统的实时雨雪模拟

雨雪效果的模拟可以大大提高飞行模拟器视景的逼真度，粒子系统是模拟雨雪效果的有效方法。在分析粒子系统的基础上，提出了一种模拟雨雪的实时算法。该算法的基本思想是将全部雨雪粒子分布于眼点前的视区内，高效率地利用有限的粒子来渲染场景。通过恰当选择粒子数量和粒子模型，该算法可以生成逼真的视觉效果并满足视景系统实时性的要求。     

基于流体模型和GPU加速的火焰实时仿真

针对目前基于物理模型模拟火焰的计算量大、复杂度高,很难进行实时模拟的问题,提出了一种基于流体模型和GPU加速的火焰实时模拟方法,该方法根据火焰的不可压缩、低密度、无粘性等特点,通过流体方程计算火焰的物理属性,并将其求解过程在GPU中并行加速,从而大幅度提高了算法的运算速度,实现了火焰的实时模拟,并取得了较真实的模拟效果。     

Vega Prime实时视景仿真中粒子系统的应用研究

介绍了利用粒子系统方法模拟动态自然景物的基本步骤。应用了VegaPrime实时视景仿真软件中的粒子系统,通过设置粒子系统的颜色、亮度、透明度、形状、纹理、大小、速度和位置,逼真的模拟了火焰和烟雾的特效。通过将火焰粒子系统在发射坐标系中的速度转换到场景坐标系中,实现了火焰随着发射装置的随动。     

基于层次化结构粒子系统的实时火焰模拟

作为自然场景中特殊效应的一部分,火焰效果有着重要的作用。设计了基于粒子系统的火焰模型,讨论了模型参数变化对显示效果的影响,为了增加粒子系统的灵活性,引入空气速度场模拟火苗跃动现象,采用改进的高级粒子系统思想建立了粒子系统的四层层次结构,实现了具有较强真实感和实时性的火焰效果。     

基于粒子系统的导弹尾焰和尾迹的实时模拟

导弹飞行尾焰和尾迹的模拟效果极大地影响飞行类视景仿真的真实感和用户的沉浸感.基于粒子系统的原理,首先,分析了导弹尾焰和尾迹的运动模型:其次,采用了一种新的三元十字交叉粒子系统模型并简化了数学计算模型;另外,还结合纹理映射、公告板技术和其它计算机图形技术,对导弹尾焰和尾迹进行了同时模拟.仿真效果逼真且满足系统实时性的要求.     

一种真实感焰火实时模拟方法及其GPU实现

基于空气动力学和牛顿运动定律研究了焰火的形态建模、物理运动方程及其控制方法,同时分析了基于GPU的粒子系统的运行机制,给出了适用于GPU并行计算的双纹理缓存结构,并在此基础上提出了基于GPU的焰火粒子系统框架,实现了视景仿真应用中真实感焰火的实时模拟。基于GPU的粒子系统充分挖掘了GPU的并行计算能力,实验证明本方法可基于普通PC平台实现焰火运动和形态的实时逼真模拟。     

基于生物模型和GPU加速的实时鱼类运动仿真

针对目前鱼类运动实时模拟系统计算量大、复杂度高、很难在普通PC上进行实时模拟等问题,提出了一种基于生物模型和硬件加速的鱼类运动实时模拟方法,该方法在对鱼类生物模型和运动进行分析的基础上,对鱼类进行模块化建模,同时对鱼的运动进行分解并设计了统一的鱼类运动函数,通过GPU进行并行加速处理,提高了算法的运算速度,实现了在普通PC上的鱼类实时运动模拟,并取得了较好的效果。     

基于GPU的二维流体实时模拟

利用可编程图形硬件的高级语言Cg在GPU上实现了二维流体的实时模拟,充分发挥GPU的并行计算能力加速了模型的解算。采用半拉格朗日方法来求解纳维-斯托克斯方程,保持流体模拟的稳定性;引入了漩涡约束因子弥补模拟中出现的数值耗散;采用纹理来存储计算过程中用到的数据,并将向量数据各个分量存储到纹理单元的4个颜色通道,减少了GPU计算次数;实现结果表明,对二维流体的模拟是高效率的。     

基于GPU实时绘制多种颜色的毛发

利用顶点绘制器来实现在GPU中进行毛发渲染,加快了绘制速度。再对几何模型面片进行扫描并作不同的标示符,结合Lengyel的毛发绘制算法,实时生成多种颜色的毛发的混杂效果。我们的方法把模型切分成不同的渲染部分,通过平滑的过渡从一种毛发转到另一种毛发上。     

一种新的LV-BPL宽带通信系统仿真

室内低压电力线（LV-BPL）通信是一种新的宽带接入技术,基于数字喷泉码与正交小波包调制提出了一种新的LV-BPL编码多载波调制通信系统模型。系统采用Raptor码作外码,块编码作内码,按块编码调制（BCM）映射到正交小波包调制时频平面。由于小波包稳定的正交性、自由的时频铺砌,数字喷泉码与码率无关的性质及BCM抗脉冲干扰的特点,系统在LV-BPL信道具有比编码DFT-OFDM更好的性能。