【正文】 ........................................................ 8 顯示列表 ................................................................................................... 8 求值器 ...................................................................................................... 8 基于頂點(diǎn)的操作 ........................................................................................ 9 圖元裝配 ................................................................................................... 9 像數(shù)操作 .................................................................................................... 9 紋理裝配 .................................................................................................... 9 光柵化 ....................................................................................................... 9 片段操作 .................................................................................................... 9 計(jì)算機(jī)圖形學(xué) .....................................................................................................10 MFC 框架 ...........................................................................................................10 基于 OpenGL+MFC 的三維模 擬的編程環(huán)境配置 ..................................................12 第三章 水波的計(jì)算機(jī)模擬原理和關(guān)鍵技術(shù) ................................. 14 水的流體物理性質(zhì) ..............................................................................................14 基本原理 ...........................................................................................................16 建立區(qū)域采樣法水波數(shù)學(xué)模型 ..................................................................16 水波擴(kuò)散分析及解決方法 .........................................................................16 第四章 基于 OpenGL 的水波模擬 ....................................... 17 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...........................................................................................................17 水波模擬的算法設(shè)計(jì) ..........................................................................................17 擾動(dòng) ..................................................................................................................21 4． 4 水波模擬系統(tǒng)的邏輯視圖 ................................................................................21 主要結(jié)構(gòu)體和類的設(shè)計(jì)： ...................................................................................23 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ...........................................................................................................24 第五章結(jié)論與展望 ..................................................... 27 結(jié)論 ..................................................................................................................27 展望 ...................................................................................................................27 參考文獻(xiàn) ............................................................ 28 1 摘要 近年來(lái) , 自然景物的模擬一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)最具挑戰(zhàn)的問(wèn)題之一 , 關(guān)于山、水等自然景物的模擬 , 在計(jì)算機(jī)游戲、影視、廣告各領(lǐng)域中有著廣泛的用途 , 作為自然景物模擬的重要內(nèi)容 , 對(duì)水流、水波的模擬正日益引起人們的關(guān)注 .。 opengl。但是他們只是流體的圖形建模工具。這類方法專注于模擬水流的光影特效 ,能出色地模擬人們從水底和水上觀察陽(yáng)光照射在水波上形成的光與影現(xiàn)象 . 這方面的工作把注意力集中到如何模擬光線和水流的作用效果上來(lái) ,無(wú)法兼顧水流的其他特性 . 水波有一系列特性 ,如擴(kuò)散、衰減、折射以及反射等 ,我們需要了解這些特性以 及我們所面臨的問(wèn)題 ,我們所面臨的問(wèn)題主要有 : (1) 對(duì)波的模擬 ,水波是水流運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵屬性 ,當(dāng)水流受到各種外部及內(nèi)部物體的作用時(shí) ,會(huì)產(chǎn)生波 ,并且在水流內(nèi)部傳播 ,視覺(jué)上表現(xiàn)為水表面上的波紋和漩渦 。 楊懷平根據(jù)小振幅波理論文獻(xiàn) [1]中，水波的波形近似成正弦分布這一理論并結(jié)合細(xì)胞自動(dòng)機(jī)的模型，采用鄰域傳播的思想對(duì)水波進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，可以構(gòu)造出不同鄰域下水波演變的細(xì)胞自動(dòng)機(jī)模型。 趙鵬，張立朝等另辟新徑，在優(yōu)化算法的同時(shí)，重點(diǎn)對(duì)規(guī)則水波模型算法進(jìn)行了研究，采用計(jì)算和顯示分 開(kāi)的策略，預(yù)先產(chǎn)生大量水波數(shù)據(jù)予以保存，然后在渲染時(shí)再調(diào)用這些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了三維規(guī)則水面波浪的繪制與仿真，該方法的優(yōu)點(diǎn)是既滿足顯示質(zhì)量的要求，又滿足實(shí)時(shí)性要求，但由于波浪數(shù)據(jù)是預(yù)先生成的，沒(méi)有考慮隨機(jī)擾動(dòng)等外界干擾。為增加逼真度， GerstnerRankine模型往往采用疊加不同頻率的波形函數(shù)和增加網(wǎng)格頂點(diǎn)方法，因此計(jì)算量也隨之增大，另外一個(gè)不足之處是對(duì)于不同的波形需要重新定義不同波形函數(shù)，缺乏通用性。海洋統(tǒng)計(jì)學(xué)研究指出，海面波浪的起伏運(yùn)動(dòng)是一個(gè)服從正態(tài)分布的隨機(jī)過(guò)程，而且具有各態(tài)歷經(jīng)性，因此服從高斯分布的噪聲函數(shù)開(kāi)始在大規(guī)模水面模擬中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)還考慮光在水中傳播的物理特性，在不同天氣環(huán)境和光照下，水體也呈現(xiàn)不同的顏色，最終的模擬效果十分逼真。這些實(shí)現(xiàn)一般由顯示設(shè)備廠商提供，而且非常依賴于該廠商提供的硬件。 1995 年 OpenGL 的 版本面市，該版本較 性能提高許多，并加入了一些新的功能。 20xx年 8月， ~OpenGL SGI，而是逐漸在 ARB中占據(jù)主動(dòng)地位的 3Dlabs。因此，硬件開(kāi)發(fā)商正在設(shè)法加強(qiáng)對(duì)它的支持。幾何數(shù)據(jù) (頂點(diǎn)，直線和多邊形 )所經(jīng)歷的處理階段包括求值和基于頂點(diǎn)的操作，而像素?cái)?shù)據(jù) (像素，圖像和位圖 )的處理過(guò)程側(cè)有所不同。根據(jù)控制點(diǎn)計(jì)算表示表面的頂點(diǎn)。 圖元裝配 圖元裝配的一個(gè)主要內(nèi)容就是剪裁，它的任務(wù)是消除位于半空間 (halfspace)之外的那部分幾何圖元，而這個(gè)半空間是由一個(gè)平面所定義的。 在 OpenGL的渲染管線中，和單路徑的幾何數(shù)據(jù)相比，像素?cái)?shù)據(jù)所經(jīng)歷的流程有所不同。 OpenGL應(yīng)用程序可以在幾何物體上應(yīng)用紋理圖像，使它們看上去更為逼真。把頂點(diǎn)連接起來(lái)形成直線或者計(jì)算填充多邊形的內(nèi)部像素時(shí)，需要考慮直線和多邊形的點(diǎn)畫(huà)模式，直線的 寬度，點(diǎn)的大小，著色模型以及用于支持抗鋸齒處理的覆蓋計(jì)算。如果一個(gè)片斷無(wú)法通過(guò)一個(gè)啟用的 測(cè)試，它的連續(xù)處理過(guò)程可能會(huì)被中斷。經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中，最為活躍的分支之一，并得到廣泛的應(yīng)用。 (3)圖元素（點(diǎn)、線、環(huán)、面、體）的求交與分類以及集合運(yùn)算。 圍繞著寫算法，多年來(lái)發(fā)表了很多 論文，有些算法越來(lái)越完善，甚至實(shí)現(xiàn)了固化。 對(duì) Win32 應(yīng)用程序編程接口的封裝 用一個(gè) C++ Object來(lái)包裝一個(gè) Windows Object。 對(duì) ODBC 功能的封裝 以少量的能提供與 ODBC 之間更高級(jí)接口的 C++類，封 裝了 ODBC API 的大量的復(fù)雜的工作，提供了一種數(shù)據(jù)庫(kù)編程模式。 邊框窗口用來(lái)管 理文檔邊框窗口、視窗口、工具條、菜單、加速鍵等，協(xié)調(diào)半模式狀態(tài)（如上下文的幫助 (SHIFT+F1 模式 )和打印預(yù)覽）。 應(yīng)用程序通過(guò)文檔模板類對(duì)象來(lái)管理上述對(duì)象（應(yīng)用程序?qū)ο?、文檔對(duì)象、主邊框窗口對(duì)象、文檔邊框窗口對(duì)象、視對(duì)象）的創(chuàng)建。選擇 View|ClassWizard 菜單項(xiàng) ,打開(kāi)ＭＦＣ對(duì)話框，在 Add Class 之中選擇 New，以便添加一個(gè)新類 COpenGL，且該類的基 類選擇 generic CWnd；最后利用 MFC ClassWizard 為 COpenGL 類添加消息 WM_CREATE， WM_PAINT 的映射。 return FALSE。 //在修改前重設(shè)坐標(biāo)系 glLoadIdentity()。在平的情況下，水的表面是水平的。 納維－斯托克斯方程 ： 牛頓第二定律在不可壓縮粘性流動(dòng)中的表達(dá)式。 在某些情況下，合粘性力很小，可忽略不計(jì)，于是 NS 方程簡(jiǎn)化為理想液體的歐拉方程。 粘滯性 流體均有不可忽視的粘滯力，它產(chǎn)生于分子間相互吸引作用，在流體力學(xué)中稱為 “ 內(nèi)聚力 ” 。水對(duì)外力的抗力與外力的速度成正比，如手劃水時(shí)速度越慢，被推向前方的水越多。(b a) 16 [證明 :把定理里面的 c換成 x在不定積分得原函數(shù) f(x)={[f(b)f(a)]/(ba)}助函數(shù) G(x)=f(x){f(b)f (a)]/(ba)}x 易 證 明 此 函 數(shù) 在 該 區(qū) 間 滿 足 條件 :1,G(a)=G(b)。 而且也已經(jīng)有很多種方法對(duì)其進(jìn)行仿真 。在無(wú)外力干擾時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)下水面是一個(gè)平面，水面各點(diǎn)的波幅都為 0。公式一代入系數(shù)可得到無(wú)阻尼狀態(tài)下的周圍四點(diǎn)對(duì)中心點(diǎn)的影響關(guān)系式： A0’= （ A1+A2+A3+A4） / 2 A0 推廣到水面任一點(diǎn)：下一時(shí)刻任意一點(diǎn)的波幅等 于與該點(diǎn)緊鄰的前、后、左、右四點(diǎn)的波幅之和的一半與該點(diǎn)在上一時(shí)刻的波幅之差。 buf2 = ptmp。 i { for (int j=0。 continue。 k++。 posy if ((posxx)*(posxx) + (posyy)*(posyy) stonesize*stonesize) buf1[BACKWIDTH*posy+posx] = stoneweight。下邊就是從其中截取的一幀畫(huà)面， 很逼真的再現(xiàn)了水波的產(chǎn)生過(guò)程。而且擴(kuò)散的速度與范圍也是同激勵(lì)的能量大小與受力范圍有關(guān)的，我們可以通過(guò)在程序中人為的修改振幅緩沖區(qū) buf，來(lái)模擬外界的激勵(lì)比如雨點(diǎn)入水等。 continue。 yoff = buf1[kBACKWIDTH]buf1[k+BACKWIDTH]。根據(jù)光學(xué)有關(guān)知識(shí)，我們所看到的水下的景物并非在觀察點(diǎn)的正下方，而是存在一定的偏移。所以還要對(duì)波幅數(shù)據(jù)進(jìn)行衰減處理，讓每一個(gè)點(diǎn)在經(jīng)過(guò)一次運(yùn)算后，波幅按一定的比例衰減，衰減率經(jīng)筆者的實(shí)驗(yàn)，取 1/32 比較合適，同時(shí)它也可以通過(guò)移位運(yùn)算很快的獲得。我們不能被現(xiàn)象所誤導(dǎo)，實(shí)