發(fā)布時間：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 樹木　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】：隨著計算機性能的提高和計算機圖形學(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)，通過計算機強大的迭代能力，對植物整體進行模型的建模。隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，植物形態(tài)的靜態(tài)模擬已不能滿足現(xiàn)實應(yīng)用的要求，對植物受自然界外力影響而擺動的模擬成為新的研究熱點。樹木的動態(tài)模擬越來越受到人們的重視和研究。本文在虛擬數(shù)學(xué)風(fēng)場中，對分形樹木隨風(fēng)搖曳的動態(tài)模擬進行了研究。 （1）分析和比較已有建模方法的優(yōu)缺點，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。通過在樹枝和樹葉旋轉(zhuǎn)角度的屬性中，加入由Gauss函數(shù)產(chǎn)生的隨機值，隨機化樹木模型形態(tài)，提高樹木的自然表現(xiàn)。對構(gòu)建的樹木模型進行紋理映射和渲染，并通過Alpha測試，增強樹木的真實性和逼真度。 （2）實現(xiàn)了在線性風(fēng)場模型基礎(chǔ)上，加入柏林噪聲（Perlin）隨機值的虛擬風(fēng)場的建模方法。在虛擬數(shù)學(xué)風(fēng)場中，應(yīng)用動力學(xué)知識，對樹枝進行受力分析，得到單節(jié)樹枝的偏移形態(tài)，進而模擬整段樹枝在風(fēng)場中旋轉(zhuǎn)的效果；并對樹葉進行受力分析，模擬樹葉繞三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸偏轉(zhuǎn)的運動，，得到樹葉在風(fēng)場中搖曳的效果，從而模擬完整樹木模型在風(fēng)場中搖曳的效果。 （3）通過加入三維地形、天空、音效等模塊，構(gòu)建虛擬場景，完成三維場景的渲染，并通過霧效處理，增強虛擬場景的真實性，提高樹木在風(fēng)場中隨風(fēng)搖曳的逼真性。 本課題以VC++6.0和OpenGL開放圖形庫為開發(fā)工具，實現(xiàn)了樹木隨風(fēng)搖曳的模擬方法。該方法能夠較真實、自然地呈現(xiàn)樹木三維形態(tài)特征，并可以逼真的模擬出樹木在不同風(fēng)力大小下的隨風(fēng)搖曳運動。實驗表明了該方法的有效性，能形象的模擬樹木隨風(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP391.9

【參考文獻】

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本文編號：1553314