基于粒子系统的三维火焰模拟

发布时间：2019-09-28 01:15

【摘要】：如何逼真的模拟自然景物一直是图形学中的一个热门研究课题。火焰、云、雪花等动态自然景物的模拟，在航空航天、影视广告、虚拟场景中有着广泛的应用。随着近年来研究的不断深入，各种自然景物模拟算法不断涌现，模拟结果也越来越具有真实感。其中，粒子系统方法是迄今为止被认为模拟不规则模糊自然景物最为成功的一种生成算法，本文深入研究了基于粒子系统的三维火焰模拟方法。 首先，本文对国内外已有的火焰模拟算法进行了阐述、分析和总结，并阐明了粒子系统在建模不规则自然景物方面的几个重要优点。 其次，深入讨论了基于粒子系统的三维火焰模拟方法，详细讨论了火焰模型中火焰粒子属性的初始化及其变化，，包括火焰粒子的形状、大小、颜色、透明度、位置、速度、生命期等，并且讨论了火焰粒子的运动和绘制。采用面向对象的思想建立了粒子系统和粒子的数据结构。设计了火焰模拟系统的功能模块，将该系统划分为四个模块：粒子系统模块、粒子模块、纹理模块和运动场模块。在火焰绘制过程中，为了增强真实感，采用了纹理映射技术、公告板技术、混色处理技术。特别是为了表现火焰来回左右上下跳动的动态摇曳效果，在系统中增加了运动场。在运动场中重点讨论了重力和风力对火焰的影响。为了提高实时性，在火焰粒子绘制中，一是采用四角面片代替点粒子的绘制方法，这样每一个面片可以代替几百个粒子；二是采用动态生成视点替用特效技术，提高了系统的运行速度。在论文的最后，探讨了提高粒子系统实时性的方法。 最后，采用Visual C++6.0为编程工具，三维动画环境由OpenGL支持，在Windows XP环境下开发了基于粒子系统的三维火焰模拟系统，模拟效果真实。
【图文】：

还有其它一些常用的形式:…))}…目…):如图.22，单元6在这里的颜色值就由单元5、7、9、10、11、14相加所得，当然这个函数规则并不是唯一的，可以根据实际需要设置，来产生各种各样的特殊效果。2.2.5基于三维噪声和湍流函数(Turbulence)模型湍流是流体力学研究的重要对象，构造过程纹理并不需要湍流精确的物理模型，而是用一种近似描述湍流现象的经验模型。Pehtnl3’]提出的经验模型被成功地用于模拟大理石、云彩和火焰等自然纹理。Perlni的湍流函数模型由一系列噪声函数叠加而成，其一般表达式为:k一~:。~了气，V、、足11、，、下，，.“u‘J‘气‘八少l‘u·ou‘“n‘“气入

西安科技大学硕士学位论文图.23()a火焰在球面上的燃烧骨架图.23(b)火焰在球面上燃烧的最终合成结果始速度，(c耳，O是随粒子温度而变化的火焰浮力，它的大小由公式2.or确定:c(几，t)=一庵，(T0一几)t，(2.10)其中，刀是热扩散参数，g
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP391.9

【引证文献】

相关硕士学位论文 前8条

1 桂振东;基于OpenGL子函数构建三维实体图形库[D];沈阳理工大学;2010年

2 吴博;列车驾驶仿真器视景仿真之雨雪现象的模拟[D];西南交通大学;2011年

3 任琛琛;基于粒子系统的雪景模拟[D];河南师范大学;2011年

4 罗军;基于流的粒子系统的设计与实现[D];四川师范大学;2007年

5 贾月乐;钻井模拟器视景仿真系统关键技术研究[D];西南石油大学;2007年

6 罗勇;粒子系统的API设计及其在模糊对象模拟中的应用[D];湖南大学;2008年

7 王莉;虚拟现实技术在地铁站火灾模拟中的应用研究[D];西南交通大学;2008年

8 郑娟娟;基于HLA的分布式复杂光学信源仿真和生成技术[D];长春理工大学;2012年

本文编号：2543010