三維樹木形態(tài)結(jié)構(gòu)及風吹效果虛擬技術(shù)研究.pdf

1、在園林景觀設(shè)計、社區(qū)規(guī)劃、城市建設(shè)等領(lǐng)域，樹木虛擬有著重要的實用價值，若能真實虛擬樹木形態(tài)及隨風吹動效果，將會產(chǎn)生栩栩如生、具有真實感的效果。本文以實現(xiàn)具有真實感的樹木形態(tài)結(jié)構(gòu)虛擬和樹干、樹枝、樹葉隨風擺動效果為目標，對樹木虛擬的關(guān)鍵技術(shù)進行研究。主要內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)對已有的分層分枝模擬算法進行了改進，針對其生成模型較為規(guī)則、整齊的不足，應(yīng)用偽隨機數(shù)發(fā)生函數(shù)和高斯隨機函數(shù)，對樹枝和樹葉模型的參數(shù)進行隨機設(shè)置，實現(xiàn)了樹木模

2、擬的隨機性和真實性。 (2)針對其生成模型為靜態(tài)樹木形態(tài)結(jié)構(gòu)的不足，采用基于噪聲的方法，應(yīng)用由隨機中點位移法實現(xiàn)的、計算代價較小的分形布朗運動模擬自然風場，分別實現(xiàn)了具有較強真實感的樹干、樹枝和樹葉的風吹效果模擬。 (3)為增強虛擬效果的真實性，采用紋理映射、霧效模擬、背景聲音和光照等技術(shù)，完成了三維場景的渲染。 (4)提出一種簡化三維樹木樹枝模型的方法，應(yīng)用頂點移去法簡化樹枝模型，通過構(gòu)造三種不同細節(jié)層次的模型

3、，降低了三維樹木場景的復(fù)雜性，加快了實時渲染速度。 (5)為提高樹木繪制的效率，通過實驗分析確定了系統(tǒng)在CPU階段、幾何處理階段和光柵化階段的瓶頸位置，針對不同階段采用相應(yīng)的方法實現(xiàn)了系統(tǒng)的管線優(yōu)化，保證了樹木渲染的實時性。 (6)利用Ⅵsual C++6.0及OpenGL開放圖形庫，采用模塊化的方法開發(fā)了虛擬樹木形態(tài)結(jié)構(gòu)及風吹效果演示系統(tǒng)，建立了單株闊葉樹木的可視化模型。結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠較真實地表現(xiàn)樹木的形態(tài)結(jié)構(gòu)特