基于粒子系統(tǒng)的煙花仿真與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)已經(jīng)成為了快速、經(jīng)濟(jì)地生成圖形，處理圖形的有力工具。用計(jì)算機(jī)生成真實(shí)感圖形一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中最具有挑戰(zhàn)性的研究方向之一，其中，不規(guī)則物體的建模是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。在不規(guī)則物體建模方法中，粒子系統(tǒng)方法被公認(rèn)為是最成功一種圖形生成算法之一，并得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用?；诩?xì)胞自動(dòng)機(jī)的模型，其機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，單組和效果復(fù)雜，變化規(guī)則可以通過(guò)布爾運(yùn)算來(lái)表示，從而節(jié)省了內(nèi)存，提高了速度，有利于云

2、團(tuán)、氣流的簡(jiǎn)單場(chǎng)景的模擬。 生成客觀世界真實(shí)感圖形的關(guān)鍵是建立恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?。在虛擬環(huán)境中，有一類不規(guī)則物體，即特殊效果(如煙霧、火焰、碎片等)，它們具有不光滑性、不確定性、不規(guī)則性以及運(yùn)動(dòng)變化性，而且這種變化是極其復(fù)雜、混亂的，并受到周圍環(huán)境的影響，不可能精確的描述它們，對(duì)它們的研究十分困難。然而這些效果卻是某些虛擬場(chǎng)景(如虛擬戰(zhàn)場(chǎng))中必不可少的組成部分，因此對(duì)不規(guī)則運(yùn)動(dòng)物體的建模理論及其真實(shí)感圖形生成算法的研究成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中

3、的難點(diǎn)之一。盡管如此，在對(duì)不規(guī)則物體的研究上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直在努力探索，并取得了一些成果。 自然景物的模擬是一個(gè)不斷逼近真實(shí)視覺(jué)效果的過(guò)程。所謂真實(shí)效果，就是要在計(jì)算機(jī)上模擬真實(shí)景物存在的環(huán)境因素，最重要的是景物在自然環(huán)境中的受力分析，從最基本的重力影響，到環(huán)境中的風(fēng)力、溫度、空氣的浮力等等對(duì)景物的運(yùn)動(dòng)效果都會(huì)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。本次研究，采用粒子系統(tǒng)方法模擬煙花在自然環(huán)境中綻放的效果，在粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，考慮煙花燃放過(guò)程中的風(fēng)力

4、、空氣浮力、溫度對(duì)煙花效果的影響，根據(jù)牛頓第二定律，模擬煙花粒子在綜合力場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，建立綜合力場(chǎng)中煙花粒子的運(yùn)動(dòng)模型，并將其在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)生的煙花效果隨風(fēng)力、溫度的不同而發(fā)生變化，仿真效果更加生動(dòng)逼真。 自然景物的生成與模擬一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和動(dòng)畫研究中的熱門課題，其中煙花等的模擬更具有挑戰(zhàn)性。粒子系統(tǒng)方法具有良好的隨機(jī)性和動(dòng)態(tài)性，是動(dòng)畫研究中的有力工具。細(xì)胞自動(dòng)機(jī)固有的組成單元的簡(jiǎn)單性，單元之間作用的局部性和信息處理的高度