簇状草景动画研究与实现

摘要

自然场景动画一直以来都是图形学的热点研究方向，在计算机动画、电脑游戏、影视特技、军事仿真、建筑景观设计、虚拟现实等领域都有非常广泛的应用。植物场景作为自然场景的重要组成部分，吸引了众多研究者的目光，而草景更是植物场景中最随处可见的部分。提高真实感和绘制效率是自然场景动画的主要研究目的。 对植物场景动画进行研究，主要涉及的技术有三维结构模型与分形迭代技术，粒子系统技术，纹元和体纹理技术。 将草景进行分类，并针对簇状草景进行了研究。簇状草景动画的主要难点是簇状草景中单簇草间穿插交错现象不易处理，一般来说不可避免地会产生大量穿刺现象，背离了提高真实感的研究目的；如果避免穿刺，又很难达到单簇草紧密相邻而互相穿插的效果。针对此难点，采用三维结构模型技术，利用特殊几何关系，给出一种新的簇状草景建模方法并进行了分析论证，主要包括单株草线状骨架模型，单簇草网格模型，簇状草景网格模型以及簇状草景的构建。 对风力作用下簇状草景运动控制进行研究，给出风力模型和风力作用下簇状草的运动控制方法。针对簇状草景模型进行了真实感绘制优化，主要包括簇状草景多分辨率绘制，基于点的LOD 绘制簇状草景以及类MIP-Mapping 方法绘制簇状草景。 开发设计了一个簇状草景仿真系统。该系统实现了论文中关于簇状草景建模、运动控制及绘制优化的方法。给出实验结果，并对实验结果进行了分析。