[发明专利]一种基于广告牌技术的模拟树在风中变形的方法

说明书

一种基于广告牌技术的模拟树在风中变形的方法，包括以下步骤：1)广告牌模型的构建：在三维场景中建立一个广告牌，将一副树木的纹理图像映射到该广告牌，得到树木在场景中的可视化效果；接着将该广告牌划分为多个大小相等的单元格，计算出网格化后的所有顶点坐标以及其纹理坐标；2)实现动态模拟：将树的变形用网格的变形来替代，遍历网格化后的广告牌中的所有顶点，计算每个顶点在指定风速下的位移，更新所有顶点的位置。保持所有顶点的纹理坐标不变，对广告牌重新进行纹理映射，得到树在风的作用下的变形结果。本发明提供一种计算成本较低的基于广告牌技术的模拟树在风中变形的方法，该方法能够快速地模拟树在风中的变形。

技术领域

本发明内容涉及计算机图形学，虚拟现实领域，是一种能够实现树木在风中变形的方法，可运用于虚拟现实场景的设计中。

背景技术

传统的模拟树木在风中变形的方法主要分为以下几类：基于物理的方法，基于过程的方法以及基于数据驱动的方法。基于物理的方法通常是通过物理学原理来计算树木的形变，使用力学方程来模拟树与风之间的交互。这样得到的结果真实感较好，但是另一方面计算量一般会很大，需要花费比较多的资源来进行计算，在大规模场景的应用方面实时性较低。基于过程的方法主要是通过经验公式来计算树木的运动轨迹。这种方法的优点在于计算简单，效率非常高，但是对于不同种类的树木的模拟需要进行大量的参数调整，不能处理比较复杂的树木模型。基于数据驱动的方法通过预先计算运动数据来模拟树木在风中的运动情况。这种方法首先需要获取真实的运动数据，获取方式一般有两种：通过视频来获取数据或者捕获现实中树木在风中的运动数据。第一种方式的优点在数据获取难度比较简单。缺点在于对视频的背景要求较高，不能有太多的干扰存在。第二种方式需要一些比较昂贵的设备，数据的获取成本较高。

以上方法往往不能兼顾可视化效果以及计算成本，并且在实际应用时需要建立树木的三维几何模型，模型越复杂计算成本越高。事实上在很多场景中树木并不是该场景主要的展示内容，往往作为背景存在，因此并不需要建立复杂的三维模型。广告牌技术就是一种非常简单的方法，能够在虚拟场景中生成一颗树，并且能够获得较高的真实感。

发明内容

为了克服现有的三维场景中树的动态模拟的计算成本较高、快速性较差的不足，本发明提供一种计算成本较低的基于广告牌技术的模拟树在风中变形的方法，该方法能够快速地模拟树在风中的变形。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于广告牌技术的模拟树在风中变形的方法，包括以下步骤：

1)广告牌模型的构建：在三维场景中建立一个广告牌，将一副树木的纹理图像映射到该广告牌，得到树木在场景中的可视化效果；接着将该广告牌划分为多个大小相等的单元格，计算出网格化后的所有顶点坐标以及其纹理坐标；

2)实现动态模拟：将树的变形用网格的变形来替代，遍历网格化后的广告牌中的所有顶点，计算每个顶点在指定风速下的位移，更新所有顶点的位置。保持所有顶点的纹理坐标不变，对广告牌重新进行纹理映射，得到树在风的作用下的变形结果。

本发明的有益效果为：本发明运用广告牌技术来获得树木在虚拟场景中的可视化效果，并在此基础上进行动态变形，能够以极快的速度完成整个计算过程。本发明所描述的树木的动态模拟方法可以应用于各种虚拟场景，能够快速实现树在风中的变形。

附图说明

图1广告牌的变形结果图。

图2本发明具体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1和图2，一种基于广告牌技术的模拟树在风中变形的方法，包括以下步骤：