任意交互路径上烟雾运动实时仿真算法研究

摘要

烟雾模拟一直是计算机图形学研究的热点,基于路径控制的烟雾实时仿真尤其具挑战性.首先,为进一步提高任意交互路径上烟雾模拟的实时性,使用改进的有限差分法求解N-S（Navier-Stokes）方程,大大加快了求解速度;其次,考虑到烟雾运动的不规则扩散问题,加入吸引力和驱动力来约束烟雾的运动状态;再次,使用改进的B-spline曲线作为可交互的路径曲线,动态设定烟雾模拟路径,极大提高了任意路径上烟雾模拟的可交互性;同时,为增强烟雾的模拟细节,引入细节补偿差值,减少模拟过程中的细节损耗,并在空间网格中区别计算路径的边界网格和内部网格,显著提高了烟雾模拟的实时性.最后,设计并实现了任意交互路径上烟雾运动实时仿真的多种实验实例,实验表明,能够实时模拟出导弹飞行、火箭发射升空、飞机飞行轨迹等交互路径上的烟雾运动效果.