水波的计算机动模拟.pdf

摘 要 在计算机动画中，对水波的动画模拟是一件有意义的事情，也是一个具有挑 战性的课题。要得到逼真的水波动画，其中一方面要模拟出水波的运动形态，另 一方面要对水波进行纹理、光照等真实感处理。本论文整合了物理模型和粒子系 统的优点，逼真地模拟了水流动画。 在本文第一章和第二章综述了当前水波动画发展的情况，列举了研究水波动 画的常用方法，第三章介绍了偏微分方程常用数值方法的求解。 在第四章，网格的实现用传统的方法是基于数据文件.d 用 EasyMesh 生成相 应的数据文件（.e ，.s ，.n），然后在其他的软件中画网格。在实验中根据数据 文件.d 就可以直接生成网格，不用借助其他的软件生成，程序可以扩充和改进， 对四边形等其他形式的网格也能处理，这也是这个实验的创新之处。 在第五章中，主要讲述水波动画实现过程，用简单的正弦函数实现水波模拟， 加上了灯光、纹理和交互，做出了较简单的波形。接着在一个平静的水面，加上 一个干扰源，连续不断的从干扰源发出水波。实现了水波与河岸的碰撞返回、叠 加、衰减等波的特性。也加入了灯光、纹理和交互。在喷泉模型中采用了普通的 物理模型与粒子系统相结合，通过物理学中基本的动力学模型控制粒子的属性变 化（即运动），快速而方便的反映了喷泉运动效果，实现较逼真的喷泉现象，真 实性和交互性处理的比较到位，观察者可以从各个角度观察喷泉的效果。 关键词：计算机动画，浅水波方程，网格，OpenGL，喷泉 II Abstract In the computer animation, it’s a challenging task to simulate the animation of the water wave. To get realistic animated water wave, one key aspect is to simulate the patterns of movement of water wave, another one is to handle the realistic sense of water wave. This thesis integrates physical models and particle systems, and it can realistically achieve the water animation. In the first and the second chapters I state the current development of water wave animation, and cite some usual methods of studying water wave animation, in the third chapter I introduce the commonly used numerical methods of solving partial differential equation. In the fourth chapter, The realization of the grid, according to the traditional method, is based on the data file ‘.D’, corresponding data files(.E , .S , .N) is generated. Then the grid is drawn in other software. While in our experiment in accordance with the data file ‘.D’, the grid can be directly generated without using other soft