基于GPU和粒子系统的动态云实时模拟
| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第一章 绪论 | 第10-13页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第10页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第10-12页 |
| 1.2.1 基于物理过程的云模拟技术 | 第10-11页 |
| 1.2.2 基于启发式方法的云模拟技术 | 第11页 |
| 1.2.3 基于粒子系统的建模技术 | 第11-12页 |
| 1.3 研究目的和主要研究内容 | 第12页 |
| 1.4 论文组织结构 | 第12-13页 |
| 第二章 相关技术 | 第13-23页 |
| 2.1 粒子系统 | 第13-16页 |
| 2.1.1 粒子系统基本理论 | 第13页 |
| 2.1.2 粒子系统的形式描述 | 第13页 |
| 2.1.3 粒子系统的基本模型 | 第13-16页 |
| 2.2 OpenGL技术 | 第16-18页 |
| 2.2.1 OpenGL简介 | 第16-17页 |
| 2.2.2 OpenGL渲染管线 | 第17-18页 |
| 2.2.3 OpenGL中的光照 | 第18页 |
| 2.3 GPU技术 | 第18-22页 |
| 2.3.1 GPU计算概述 | 第18-19页 |
| 2.3.2 基于可编程GPU的图形流水线 | 第19-20页 |
| 2.3.3 缓存扩展技术 | 第20页 |
| 2.3.4 通用并行计算平台 | 第20-22页 |
| 2.4 本章小结 | 第22-23页 |
| 第三章 云模拟的基本原理 | 第23-31页 |
| 3.1 云的形成过程 | 第23-24页 |
| 3.2 云的运动方程 | 第24-27页 |
| 3.2.1 流体运动方程 | 第24-25页 |
| 3.2.2 理想气体和位温 | 第25-26页 |
| 3.2.3 浮力 | 第26页 |
| 3.2.4 气体垂直递减率 | 第26页 |
| 3.2.5 饱和与相对湿度 | 第26-27页 |
| 3.2.6 水连续性方程 | 第27页 |
| 3.2.7 热力学方程 | 第27页 |
| 3.3 云的光照模型 | 第27-30页 |
| 3.3.1 相位函数 | 第28-29页 |
| 3.3.2 单次散射光照模型 | 第29页 |
| 3.3.3 多次散射光照模型 | 第29-30页 |
| 3.4 本章小结 | 第30-31页 |
| 第四章 云运动模型的求解 | 第31-42页 |
| 4.1 基于物理的流体动画描述方法 | 第31-32页 |
| 4.1.1 流体描述的三种方法: | 第31-32页 |
| 4.1.2 三种描述方法的比较 | 第32页 |
| 4.2 N-S方程 | 第32-35页 |
| 4.2.1 数学基础 | 第32-33页 |
| 4.2.2 N-S方程的推导 | 第33-34页 |
| 4.2.3 不可压条件 | 第34-35页 |
| 4.3 N-S方程求解 | 第35-38页 |
| 4.3.1 将流体区域离散化 | 第35-36页 |
| 4.3.2 N-S方程的求解过程 | 第36-38页 |
| 4.4 N-S方程中各项求解与实现 | 第38-41页 |
| 4.4.1 平流项 | 第38-40页 |
| 4.4.2 粘性扩散项和压力项 | 第40-41页 |
| 4.4.3 Jacobi迭代程序 | 第41页 |
| 4.4.4 初始条件和边界条件 | 第41页 |
| 4.5 本章小结 | 第41-42页 |
| 第五章 基于GPU和粒子系统的云模拟 | 第42-57页 |
| 5.1 云模拟系统架构 | 第42-44页 |
| 5.2 云粒子设计 | 第44-45页 |
| 5.3 云运动模型求解实现 | 第45-48页 |
| 5.3.1 粒子的更新算法 | 第45页 |
| 5.3.2 粒子属性的表达与存储 | 第45-46页 |
| 5.3.3 CPU与GPU的数据传输 | 第46-47页 |
| 5.3.4 粒子属性数据的更新 | 第47页 |
| 5.3.5 纹理数据到顶点数据的转换 | 第47页 |
| 5.3.6 平铺三维纹理 | 第47-48页 |
| 5.4 云的光照模型实现 | 第48-49页 |
| 5.5 云的渲染 | 第49-51页 |
| 5.5.1 Impostor绘制技术 | 第50-51页 |
| 5.5.2 Impostor纹理与粒子云的绘制 | 第51页 |
| 5.6 仿真结果 | 第51-56页 |
| 5.6.1 云模拟的开发环境 | 第51-52页 |
| 5.6.2 系统性能 | 第52页 |
| 5.6.3 系统仿真效果及分析 | 第52-54页 |
| 5.6.4 效果对比 | 第54-56页 |
| 5.7 本章小结 | 第56-57页 |
| 第六章 总结与展望 | 第57-58页 |
| 6.1 本文工作总结 | 第57页 |
| 6.2 未来工作的展望 | 第57-58页 |
| 致谢 | 第58-59页 |
| 参考文献 | 第59-60页 |
