基于粒子系統(tǒng)的池塘雨景模擬.pdf

1、自然現(xiàn)象模擬是計(jì)算機(jī)仿真領(lǐng)域的一個(gè)熱門研究方向，這里的自然現(xiàn)象包括海浪、雨、雪、火焰等等。它的用途十分廣泛，可以應(yīng)用于電子游戲、電影特效、虛擬現(xiàn)實(shí)等多個(gè)行業(yè)中。但是，由于其模擬對(duì)象往往是不規(guī)則的模糊物體，使得傳統(tǒng)的建模方法對(duì)其并不適用。因此，人們不得不開發(fā)新的方法對(duì)其進(jìn)行建模。粒子系統(tǒng)是模擬不規(guī)則模糊物體非常有效的一種方法。運(yùn)用粒子系統(tǒng)，我們可以在保證實(shí)時(shí)性的前提下仍能獲得不錯(cuò)的模擬效果。
　　本文正是在粒子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使用Op

2、enGL和VS2010對(duì)池塘雨景這一自然現(xiàn)象進(jìn)行模擬。模擬的工作主要分為以下三部分:
　　首先，本文的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)池塘雨景的模擬，因而下雨這一部分的實(shí)現(xiàn)自然是首要任務(wù)。從應(yīng)用的角度來看，粒子系統(tǒng)可以分為三類:方向粒子系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)化粒子系統(tǒng)以及隨機(jī)粒子系統(tǒng)。方向粒子系統(tǒng)需要考慮粒子之間的相互作用的影響，常用來模擬可以變形的物體或剛體等等;結(jié)構(gòu)化粒子系統(tǒng)一般被用于模擬一些具有固定結(jié)構(gòu)的物體，比如云彩、樹木和草等等;隨機(jī)粒子系統(tǒng)則主要

3、是通過一個(gè)隨機(jī)過程來改變粒子的屬性，大多被用于模擬煙霧、火焰、爆炸等場(chǎng)景。鑒于本文下雨現(xiàn)象的模擬不需要考慮粒子之間的相互作用，而且雨點(diǎn)也沒有固定的結(jié)構(gòu)，因此采用隨機(jī)粒子系統(tǒng)對(duì)降雨進(jìn)行模擬。
　　其次，當(dāng)雨滴落入池塘水面的時(shí)候，會(huì)在落點(diǎn)處的局部水面產(chǎn)生一圈圈同心圓形狀的波紋。這是因?yàn)橛甑巫矒羲媸菚?huì)產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)源，這個(gè)振動(dòng)源會(huì)使附近水面的高度產(chǎn)生波動(dòng)，其波動(dòng)的幅度也就是振幅。為了模擬出水面波紋的產(chǎn)生和擴(kuò)散效果，在本文的設(shè)計(jì)中，我們?cè)?/p>

4、雨滴粒子的屬性中加入了波紋的參數(shù)。這個(gè)波紋的參數(shù)有兩個(gè):振幅和半徑，它們代表了雨滴撞擊水面時(shí)所產(chǎn)生的初始振動(dòng)源的振幅和范圍大小。產(chǎn)生振動(dòng)源之后，我們?cè)俑鶕?jù)相關(guān)算法將振動(dòng)源進(jìn)行擴(kuò)散，以期達(dá)到波紋的效果。
　　最后，自然界中下雨的時(shí)候，雨點(diǎn)經(jīng)常會(huì)受到風(fēng)的影響，而且雨勢(shì)也會(huì)有變化。為了使模擬效果更接近真實(shí)世界，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中還加入了風(fēng)力變量和雨勢(shì)變量。這兩個(gè)變量的值都是由用戶來操控的。風(fēng)力變量通過改變雨點(diǎn)在水平方向上的位移來展現(xiàn)風(fēng)力的效果