基于幾何的水和云彩動(dòng)畫特效模擬.pdf

1、隨著游戲、影視、數(shù)字娛樂等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求的推動(dòng)，計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)的應(yīng)用前景越來越廣泛。計(jì)算機(jī)特效模擬是一種有別于真實(shí)模擬物理世界的數(shù)字技術(shù)，追求的是一種視覺特殊效果。本文利用幾何模型的形狀易控制的特性，將水與云彩的特效模擬轉(zhuǎn)化成三維幾何建模與漸變(morphing)問題。這些結(jié)果可以應(yīng)用于影視特效模擬等領(lǐng)域。 提出了一個(gè)針對(duì)水和云彩的動(dòng)畫特效模擬的框架。分別使用球與橢球作為元球的初始體逼近，設(shè)計(jì)了采用球型元球和橢球型元球?qū)W(wǎng)格模型進(jìn)

2、行快速曲面自動(dòng)重建的算法。使用模型的球型元球隱式曲面表示，提出一個(gè)基于元胞匹配(cellular matching)與分層映射的三維模型漸變算法，實(shí)現(xiàn)了水的動(dòng)畫特效。基于橢球型元球曲面表示，提出了兩個(gè)模擬云彩運(yùn)動(dòng)的算法——聚集和發(fā)散，模擬了兩個(gè)目標(biāo)形狀約束的云彩的動(dòng)畫特效。 基于球體樹構(gòu)造算法，使用橢球體作為包圍體構(gòu)造了逼近網(wǎng)格模型的包圍體層次結(jié)構(gòu)——橢球體樹。在橢球體樹構(gòu)造算法中，設(shè)計(jì)了基于誤差控制的橢球體合并算法和變分橢球體

3、優(yōu)化算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)包圍體個(gè)數(shù)較少時(shí)，相同層次的橢球體樹比球體樹具有更好的模型逼近效果。 采用基于測(cè)地距離的帶阻尼的正弦波函數(shù)，提出一個(gè)在模型表面上模擬水波運(yùn)動(dòng)的方法，實(shí)現(xiàn)了一種水波特效。在這個(gè)模擬方法中，使用了改進(jìn)的近似快速計(jì)算三角網(wǎng)格上測(cè)地距離的方法，使之能處理凹面及多源點(diǎn)的情況。 結(jié)合草圖技術(shù)和元球模型表示方法，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的基于幾何的云的快速建模系統(tǒng)。在用戶自由勾畫輪廓線確定需要生成模型的形狀后，建模系統(tǒng)可