圖片1. 煙霧擴散的實時計算與繪制（復雜邊界條件）

圖片2. 可滲透性物體表面流體的實時模擬

圖片3. 二相不互溶流體的混合仿真

圖片4. 帶有自由表面的二元流仿真

圖片5. 真實感短毛的造型、實時繪制及交互操作

虛擬現實應用要求實時的動態場景，而復雜自然場景的動態仿真涉及基于物理的大量計算。該課題在這一方面取得了重要創新成果：針對流體、毛發等特殊效果，提出了基于GPU的實時物理計算方法。對于虛擬環境中動態流動的物體，如煙霧、流水等，基于物理很難實時地計算其真實的運動效果，因為這些現象的模擬通常需要耗時的計算。基于目前的GPU硬件并行可編程系統，我們提出了針對流體仿真的加速計算新技術。該技術首次設計實現了基于GPU硬件系統處理任意復雜邊界條件問題（圖片1）；改進了基于物理的可滲透性物體表面流體的實時模擬（圖片2）；在不同特性的流體混合模擬中，設計了一個統一的框架以動態仿真流體之間的融解及分離過程（圖片3、4）；設計了新算法改善了混合流體的計算穩定性。這方面的工作得到了國際上廣泛的引用，其研究成果多次在歐、亞重要國際會議上作特邀報告。

在短毛實時造型系統中，提出了短毛在實時交互、造型以及繪制等方面的一系列解決方法（圖片5）。提出一種基于非均勻紋理層的毛發表示方法，充分利用了GPU的紋理處理能力，這里GPU同時還被用來生成短毛的自陰影效果，以增強其真實感繪制效果。提出了基于表面場的毛發控制策略，從而為用戶提供了豐富的實時交互設計手段，如毛發的梳理、飄動等。