基于时变纹元的真实感草地枯萎模拟  

Realistic Grass Withering Simulation Based on Time-Varying Texels

作　　者：焦少慧[1,2,4] 杨刚[3] HENG Pheng-Ann 吴恩华[1,2,6] 

机构地区：[1]中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室,北京100190 [2]中国科学院研究生院,北京100049 [3]北京林业大学,北京100083 [4]中国科学院深圳先进技术研究院人机交互研究中心,广东深圳518067 [5]香港中文大学计算机科学与工程学系,中国香港 [6]澳门大学科学技术学院电脑与资讯科学系,中国澳门

出　　处：《软件学报》2010年第9期2224-2236,共13页Journal of Software

基　　金：国家自然科学基金 Nos.60833007, 60773030, 60973066;国家重点基础研究发展计划(973)No.2009CB320802;国家高技术研究发展计划(863) No.2006AA10Z232;澳门大学研究基金;中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室开放课题基金 No.SYSKF0705~~

摘　　要：对表示复杂自然物体的纹元(texel)方法进行扩展,提出时变纹元的概念,以模拟草叶、毛发等自然物体随时间而变化的真实感效果.时变纹元内存储着自然物体随时间变化的纹元数据,从而可用于构建时变三维数据场,实现物体时变效果的模拟.采用一种纹元变形算法来生成时变纹元,该算法首先将基本纹元结构转化为点模型,然后对点模型进行动态模拟来生成时变数据,再将时变的点模型数据进行转化而得到时变纹元结构.运用时变纹元方法实现了草地随时间逐渐枯萎效果的真实感模拟.为了能够模拟草地枯萎变化过程中真实的形态、材质变化,基于物理学以及生物学原理构建了物理-生物模型来指导草地点模型的动态变化模拟,同时生成草地时变纹元.将所生成的草地时变纹元重复性地映射在地形网格上,就可以实现大规模草地场景枯萎效果的模拟.另外,在时变纹元映射过程中还应用了混合叠加算法来增加草地多样性,并运用LOD算法来提高绘制效率.实验结果表明,采用时变纹元方法可以成功实现草地时变效果的真实感模拟.In this paper, a technique called Time-Varying Texel （TVT） is presented for simulating the withering effects of grassland. Time-Varying Texel is defined as an extension of the traditional texel structure by adding a time dimension, where the texel at different time is computed by using a Texel Deformation Technique. In this approach, a point based structure （PBS） is employed in combination with the Time-Varying Texel. Throuogh the introduction of PBS as a bridge, a Physical-biological Model can be applied to handling the deformation at the grass texel. In addition, a mingling algorithm is applied to enhance the diversity of grassland, and the LOD representation of TVT is developed for promoting efficiency. Experimental results show that the realistic grass time-varying simulation is well achieved with the proposed techniques.

关 键 词：时变纹元 纹元变形 点模型 物理-生物模型 时变度 

分 类 号：TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术]