基于物理的植物與火焰交互過(guò)程的模擬和可視化繪制.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的快速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)構(gòu)建虛擬自然環(huán)境已在景觀設(shè)計(jì)、自然災(zāi)害的預(yù)防、影視游戲、植物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。能否逼真模擬植物與周圍環(huán)境的交互過(guò)程，直接影響整個(gè)虛擬場(chǎng)景的視覺效果，進(jìn)而影響相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展程度。因此，植物與環(huán)境交互的可視化模擬具有重要意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。
　　目前，植物與火焰的交互研究主要側(cè)重于森林大場(chǎng)景燃燒的可視化模擬，而對(duì)于單株植物與火焰交互的細(xì)節(jié)描述的研究則較少。針對(duì)這種現(xiàn)狀，本

2、文提出一種基于物理的植物燃燒過(guò)程可視化建模解決方案。
　　1.分別建立植物模型和火焰模型。首先，對(duì)現(xiàn)有的樹的建模方法進(jìn)行分析，基于樹枝節(jié)點(diǎn)關(guān)系建立了植物模型。其次，利用粒子系統(tǒng)對(duì)火焰進(jìn)行建模，在算法中引入Billboard技術(shù)，用多邊形面片來(lái)代替點(diǎn)光源繪制粒子，以減少每幀畫面所需粒子數(shù)目。
　　2.提出一種基于火焰溫度場(chǎng)的植物與火焰交互算法來(lái)模擬植物與火焰的交互過(guò)程。首先，利用包圍球原理建立火焰周圍的距離溫度場(chǎng)，通過(guò)碰撞檢測(cè)

3、算法來(lái)判斷周圍樹枝是否滿足燃燒條件、相鄰火焰是否滿足合并條件。其次，對(duì)樹枝枝干進(jìn)行受力分析，提出一種基于動(dòng)力學(xué)的彎曲算法，來(lái)模擬樹枝因火焰作用導(dǎo)致的彎曲形變。最后，提出一種基于紋理貼圖的樹枝顏色變化算法來(lái)模擬在樹枝在燃燒過(guò)程中顏色的變化。
　　3.在Visual C++環(huán)境下，結(jié)合上述算法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了植物與火焰可視化交互系統(tǒng)原型。
　　本文的研究，填補(bǔ)了在植物與火焰交互領(lǐng)域中對(duì)單株植物與火焰交互細(xì)節(jié)描述的空白，為今后該領(lǐng)域