基于粒子系统的不规则景物模拟

作     者：李引弟 

作者单位：五邑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴明芬

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：虚拟现实 粒子系统 OpenGL 烟花 火焰 

摘      要：虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术,不规则景物的模拟是虚拟现实与系统仿真的一个重要研究领域,本文基于粒子系统,对不规则景物—烟花、火焰进行了模拟,完成的主要工作如下： 首先介绍了粒子系统、OpenGL、纹理映射和色彩融合等相关理论及技术。然后,基于粒子系统对烟花和火焰进行算法设计和建模。设计烟花粒子系统算法时,采用纹理映射、色彩融合和粒子系统相结合的方法来完成粒子的渲染;在粒子的运动中加入重力和尾迹效果,从而使仿真效果更加生动。在设计火焰粒子系统算法时,将火焰的复杂运动简化为3个运动场：浮力场、风场和重力场;再结合纹理映射和色彩融合技术,使用多边形面片来完成粒子的渲染;同时为了兼顾仿真效果和系统运行效率,采用n个随机数叠加的方法来初始化火焰粒子的位置属性;在处理火焰粒子的颜色及大小时,采用线性插值的方式,使仿真结果相对传统模拟方法的效果更自然。最后我们设计并实现了一个不规则景物模拟的交互平台,将多种形状的烟花及火焰的模拟集成在-起,用户可随意选择观看。 我们以WindowsXP操作系统、Visual C++6.0为开发平台,借助OpenGL实现了对不规则景物的模拟,实验结果表明所模拟的景物实时性好,并具有真实的三维视觉效果。