多模態混合流體仿真的關鍵技術研究

《多模態混合流體仿真的關鍵技術研究》是依託天津大學，由劉世光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多模態混合流體仿真的關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉世光
• 依託單位：天津大學

項目摘要

作為一種普遍的自然現象，混合流體是計算機圖形學的重要研究對象。傳統的單一視覺模擬方法不能勝任理解混合流體的多元屬性，而且無法滿足用戶互動控制的需求。混合流體的聽覺和觸覺仿真可以更為直觀地再現混合流體的複雜信息，允許用戶以互動的方式認識和探索混合流體的特徵屬性。隨著計算機硬體和圖形技術的不斷發展，結合聽覺觸覺的多模態混合流體仿真已經成為可能。本項目擬對混合流體的視覺、聽覺、觸覺模擬及多模態信息的實時融合理論及關鍵技術展開系統研究，實現混合流體視覺、聽覺及觸覺的真實感生成與互動式融合。具體地，本項目的主要內容包括研究混合流體的視覺細節增強模擬；建立混合流體的聽覺生成與繪製模型；實現混合流體的觸覺計算；研究混合流體的多模態信息實時融合方法，最終完成一個集成這些技術的多模態混合流體模擬的原型系統。本項目的研究在軍事演練、應急仿真、災害預防與救援、影視製作及遊戲動漫等領域具有重要的套用前景。

結題摘要

作為一種普遍的自然現象，混合流體是計算機圖形學的重要研究對象。傳統的單一視覺模擬方法不能勝任理解混合流體的多元屬性，而且無法滿足用戶互動控制的需求。混合流體的聽覺和觸覺仿真可以更為直觀地再現混合流體的複雜信息，允許用戶以互動的方式認識和探索混合流體的特徵屬性。隨著計算機硬體和圖形技術的不斷發展，結合聽覺觸覺的多模態混合流體仿真已經成為可能。本項目擬對混合流體的視覺、聽覺、觸覺模擬及多模態信息的實時融合理論及關鍵技術展開系統研究，實現混合流體視覺、聽覺及觸覺的真實感生成與互動式融合。本項目的主要研究內容及取得的重要結果如下：提出了基於小波變換的湍流細節增強方法；設計了基於渦旋的流體模擬及大規模流體互動模擬中的細節增強機制；將混合流體的建模方法推廣到卡通動畫領域及傳統紡織印染手工藝的計算機模擬中；提出了基於數據驅動及信號頻譜分析的混合流體聲音合成算法；提出了基於SPH的混合流體觸覺互動模擬新方法；建立了混合流體的多模態信號同步與實時融合框架。該項目對多模態混合流體真實感模擬的關鍵技術進行了系統研究，解決了其中的視覺細節增強、聽覺模擬、觸覺模擬及多模態信號的同步等科學問題，將推動流體模擬技術的發展與套用。本項目的研究在軍事演練、應急仿真、災害預防與救援、影視製作及遊戲動漫等領域具有重要的套用前景。