基于可编程图形处理器的实时烟雾控制模拟

摘要

提出一种基于可编程图形处理器(GPU)有效控制烟雾模拟过程的实时算法.对于给定的烟雾当前状态和目标状态,该算法以自然的烟雾流动方式实现状态之间的转换.根据Navier-Stokes方程定义烟雾流体场的物理模型,通过调整方程中的风力项以达到控制目的.风力项由驱动力和聚合力组成,驱动力促使烟朝着目标密度分布运动,聚合力则用于抵消烟的扩散现象.烟雾的速度和密度参量被整合为纹理颜色通道,并传送到像素程序中由GPU完成计算.该算法无需保证两状态之间转移为最优,从而消除了非线性优化所带来的计算成本.实验表明该算法能实时高效地模拟两种烟雾状态之间的转换.