發(fā)布時(shí)間：2018-03-01 19:36

  本文關(guān)鍵詞： 迭代函數(shù)系統(tǒng) 高斯函數(shù) 柏林噪聲 風(fēng)場(chǎng) 樹(shù)木　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，虛擬植物的研究尤其是自然景物的建模已經(jīng)應(yīng)用到許多領(lǐng)域，如：游戲產(chǎn)業(yè)、動(dòng)漫和廣告領(lǐng)域等。分形理論是以植物局部與整體自相似性特征為基礎(chǔ)，在局部特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)的仿射變換函數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的迭代能力，對(duì)植物整體進(jìn)行模型的建模。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，植物形態(tài)的靜態(tài)模擬已不能滿足現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的要求，對(duì)植物受自然界外力影響而擺動(dòng)的模擬成為新的研究熱點(diǎn)。樹(shù)木的動(dòng)態(tài)模擬越來(lái)越受到人們的重視和研究。本文在虛擬數(shù)學(xué)風(fēng)場(chǎng)中，對(duì)分形樹(shù)木隨風(fēng)搖曳的動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)行了研究。 （1）分析和比較已有建模方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了基于高斯（Gauss）噪聲因子的迭代函數(shù)系統(tǒng)（Iterative Function System，IFS）建模方法。通過(guò)在樹(shù)枝和樹(shù)葉旋轉(zhuǎn)角度的屬性中，加入由Gauss函數(shù)產(chǎn)生的隨機(jī)值，隨機(jī)化樹(shù)木模型形態(tài)，提高樹(shù)木的自然表現(xiàn)。對(duì)構(gòu)建的樹(shù)木模型進(jìn)行紋理映射和渲染，并通過(guò)Alpha測(cè)試，增強(qiáng)樹(shù)木的真實(shí)性和逼真度。 （2）實(shí)現(xiàn)了在線性風(fēng)場(chǎng)模型基礎(chǔ)上，加入柏林噪聲（Perlin）隨機(jī)值的虛擬風(fēng)場(chǎng)的建模方法。在虛擬數(shù)學(xué)風(fēng)場(chǎng)中，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)，對(duì)樹(shù)枝進(jìn)行受力分析，得到單節(jié)樹(shù)枝的偏移形態(tài)，進(jìn)而模擬整段樹(shù)枝在風(fēng)場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的效果；并對(duì)樹(shù)葉進(jìn)行受力分析，模擬樹(shù)葉繞三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，，得到樹(shù)葉在風(fēng)場(chǎng)中搖曳的效果，從而模擬完整樹(shù)木模型在風(fēng)場(chǎng)中搖曳的效果。 （3）通過(guò)加入三維地形、天空、音效等模塊，構(gòu)建虛擬場(chǎng)景，完成三維場(chǎng)景的渲染，并通過(guò)霧效處理，增強(qiáng)虛擬場(chǎng)景的真實(shí)性，提高樹(shù)木在風(fēng)場(chǎng)中隨風(fēng)搖曳的逼真性。 本課題以VC++6.0和OpenGL開(kāi)放圖形庫(kù)為開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了樹(shù)木隨風(fēng)搖曳的模擬方法。該方法能夠較真實(shí)、自然地呈現(xiàn)樹(shù)木三維形態(tài)特征，并可以逼真的模擬出樹(shù)木在不同風(fēng)力大小下的隨風(fēng)搖曳運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)表明了該方法的有效性，能形象的模擬樹(shù)木隨風(fēng)搖曳的效果。
[Abstract]:With the improvement of computer performance and the development of computer graphics, the research of virtual plants, especially the modeling of natural scenery, has been applied to many fields, such as the game industry, Fractal theory is based on the characteristics of local and global self-similarity of plants, on the basis of local features, according to the relevant affine transformation function, through the powerful iterative ability of computer. With the development of computer simulation technology, the static simulation of plant morphology can not meet the requirements of practical application. The simulation of plants swinging under the influence of natural forces has become a new research hotspot. People pay more and more attention to the dynamic simulation of trees. The dynamic simulation of fractal trees swaying with wind is studied. 1) after analyzing and comparing the advantages and disadvantages of the existing modeling methods, an iterative Function system (IFS) modeling method based on Gao Si's Gaussian noise factor is proposed. The random values generated by the Gauss function are added to the attributes of the rotation angle of branches and leaves. The texture mapping and rendering of the constructed tree model were carried out to enhance the authenticity and fidelity of the tree by Alpha test. Based on the linear wind field model, the modeling method of virtual wind field with random values of Berlin noise (Perlin) is realized. In the virtual mathematical wind field, the dynamic knowledge is applied to analyze the force on the branch, and the migration form of the branch is obtained. Then the effect of the whole branch rotating in the wind field is simulated, and the force on the leaves is analyzed to simulate the deflection of the leaves around the coordinate axis of the three dimensional coordinate system, and the effect of leaf swaying in the wind field is obtained. Thus the effect of the complete tree model swaying in the wind field is simulated. The virtual scene is constructed by adding 3D terrain, sky, sound effect modules, and the rendering of 3D scene is completed. The authenticity of virtual scene is enhanced through fog effect processing, and the lifelike of trees swaying with the wind in wind field is improved. With VC 6.0 and OpenGL open graphics library as the development tool, the simulation method of trees swaying with the wind is realized in this paper. This method can present the 3D morphological features of trees naturally and realistically. The results show that the method is effective and can simulate the effect of trees swaying with the wind vividly.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP391.9

【參考文獻(xiàn)】

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1 胡林;周?chē)?guó)民;丘耘;樊景超;王劍;;虛擬植物研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年25期

2 李爽;;虛擬植物的最新發(fā)展和應(yīng)用[J];北京農(nóng)業(yè);2011年09期

3 楊珠敏;陳定方;;基于OpenAL的三維音效技術(shù)的研究[J];湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

4 何軼;;紋理合成方法研究[J];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版.素質(zhì)教育研究);2008年03期

5 李慶忠,韓金姝;基于IFS的樹(shù)木形態(tài)模擬方法[J];計(jì)算機(jī)輔助工程;2004年04期

6 王春華;楊克儉;;基于L-系統(tǒng)和Perlin噪聲函數(shù)的風(fēng)吹樹(shù)動(dòng)模擬[J];計(jì)算機(jī)工程;2009年12期

7 李紅達(dá),葉正麟,王小平;分形插值曲面[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2002年04期

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9 胡瀟毅;李華鋒;郭乙木;宋成芳;;基于動(dòng)力學(xué)有限元的樹(shù)在風(fēng)中搖曳動(dòng)畫(huà)[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2007年09期

10 陶闖，林宗堅(jiān)，盧健;分形地形模擬[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);1996年03期

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1 于會(huì)濤;虛擬制造技術(shù)分析及其環(huán)境的建立[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

2 朱軍文;三維地形虛擬仿真的研究與實(shí)現(xiàn)[D];華東師范大學(xué);2005年

3 楊旭東;虛擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的大規(guī)模三維地形建模與繪制[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

4 林艷梅;三維樹(shù)木形態(tài)結(jié)構(gòu)及風(fēng)吹效果虛擬技術(shù)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2007年

5 陳傳臻;基于迭代函數(shù)系統(tǒng)的植物仿真建模研究[D];山東師范大學(xué);2008年

6 羅勝華;樹(shù)隨風(fēng)動(dòng)的計(jì)算機(jī)模擬研究[D];西安科技大學(xué);2008年

7 于洪海;L系統(tǒng)分形樹(shù)的真實(shí)感構(gòu)造與樹(shù)在風(fēng)中的搖曳[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2008年

8 吳桐;基于OpenGL三維分形地形的可視化研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

本文編號(hào)：1553314