基于粒子系統(tǒng)的自然現(xiàn)象仿真.pdf

1、自然現(xiàn)象指的是自然界中的一些現(xiàn)象,比如火焰,河流,水面泛起的泡沫,雨雪下降過(guò)程,地面的變形和細(xì)節(jié)變化等。自然現(xiàn)象的建模和渲染是近十幾年來(lái)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域,在三維仿真仿真系統(tǒng)中需要盡量真實(shí)地再現(xiàn)這些自然現(xiàn)象。在多年前,就已經(jīng)有游戲使用2D粒子系統(tǒng)來(lái)模擬煙霧,粒子系統(tǒng)已經(jīng)成為游戲或真實(shí)的三維仿真平臺(tái)不可或缺的一部分,以粒子系統(tǒng)模擬的自然現(xiàn)象可帶來(lái)更真實(shí)的視覺(jué)效果和體驗(yàn)。本文針對(duì)不同的粒子系統(tǒng)構(gòu)造模型,采用不同的方法,對(duì)自然現(xiàn)象

2、的仿真進(jìn)行研究。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和和研究成果包括:本文根據(jù)自然現(xiàn)象的景物和物理特征,對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行分類,實(shí)現(xiàn)對(duì)自然現(xiàn)象仿真系統(tǒng)的模塊劃分與系統(tǒng)設(shè)計(jì)。粒子系統(tǒng)分為質(zhì)點(diǎn)系模型系統(tǒng)和流質(zhì)系模型系統(tǒng)。本文通過(guò)對(duì)下雪的過(guò)程,火焰和泡沫仿真來(lái)對(duì)質(zhì)點(diǎn)系模型粒子系統(tǒng)進(jìn)行仿真,通過(guò)對(duì)自由表面模擬來(lái)對(duì)流質(zhì)系模型粒子系統(tǒng)仿真。本論文在自然現(xiàn)象中的自由表面模擬中,主要討論無(wú)網(wǎng)格方法中的光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(Smoothed Particle Hyd

3、rodynamics)模型。本文首先采用交錯(cuò)線性表查找粒子方法優(yōu)化了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),最后構(gòu)造了粒子渲染表面完成了對(duì)自由流體表面渲染。
　　本文自主開(kāi)發(fā)了基于粒子系統(tǒng)的自然現(xiàn)象仿真系統(tǒng),在此系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了粒子系統(tǒng)發(fā)射器和粒子系統(tǒng)管理器等等功能。實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)實(shí)際的地形中,添加,刪除或修改組成自然現(xiàn)象的粒子。同時(shí)采用了空間分割,地形的細(xì)節(jié)紋理合成等方法實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景繪制。本文的特點(diǎn)在于,在真實(shí)的場(chǎng)景環(huán)境下討論基于粒子系統(tǒng)的自然現(xiàn)象仿真,以及多種不同粒