基于仿真树模型的风力载荷下的形态变化开题报告

全文总字数：1766字

1. 研究目的与意义

社会发展的越来越迅速，在这个高速发展的21世纪，科技也在不断创新，人们对于生活的要求已经从量转变为质，随着计算机水平的发展，计算机图形学也越来越多的应用在了现在的方方面面，越来越多的自然景物被模拟并运用与动画，游戏等作品之重。树木这种不可或缺的自然景物当然也被大量的模拟和运用。在真实大自然中，由于树木的品种成千上万，外形千奇百怪，风场力的随机性使得树木受力形变十分复杂。如何快速仿真模拟树木受力形变是计算机图形学的重要研究方向。

同时，在研究这方面时，我注意到了一个很大的前景，就是在防止自然灾害方面有着前瞻性的作用。

2. 国内外研究现状分析

经过查阅文献，了解到柳有权等人为了方便树的变形计算以及反映风力的影响，采用高斯分布统计数据来近似逼近实际风力.另外,他们根据树的层次结构特点,对树的各个部分分别进行独立的变形计算，对于小振幅的非末梢枝条,是利用静力分析来计算它们的变形,而对于振幅大的末梢枝条则采用newmark逐步积分法求解其振动方程,然后再根据它们的连接关系进行组合,完整地获得树的变形，这样就可以以较少的计算开销获得变形真实感很强 的结果。

其次对于叶片运动仿真，冯金辉等将叶片分为可动叶和不可动叶，而对于可动叶，其运动主要包括两大部分：叶柄旋转和叶片运动是基于每个模型计算，通过这两旋转叠加得到最终的叶片分别动作。

在树木整体运动的研究上，冯金辉等提出一个深度优先的数值积分遍历算法 ,把树作为一个整体考虑 ,求得整棵树协调一致的位移,较好地表现了树的整体动感.另外分析了枝条对风的遮挡关系,包括过遮挡、孔洞、狭长缝隙及透射，并基于z-buffer算法思想对这些遮挡关系进行了处理。

3. 研究的基本内容与计划

本次研究是为了实现基于仿真树模型的风力载荷下的形态变化，在考虑了众多情况之后，应该首先建立一个仿真树模型与风场模型，其次在模型建立好的情况下，对树木的形态变化进行模拟。

① 大量查阅中外文献，做好充分的前期调研准备工作。

② 翻阅相关书籍，上网查找各种资料,虚心向导师和其他老师同学请教。

4. 研究创新点

在仿真树模型上，实现模型的离散化，完成风场力作用于离散化后的每个点，从而实现形态变化。