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,雨雪下降過程,地面的變形和細節(jié)變化等。自然現(xiàn)象的建模和渲染是近十幾年來計算機圖形學的一個重要研究領(lǐng)域,在三維仿真仿真系統(tǒng)中需要盡量真實地再現(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)來模擬煙霧,粒子系統(tǒng)已經(jīng)成為游戲或真實的三維仿真平臺不可或缺的一部分,以粒子系統(tǒng)模擬的自然現(xiàn)象可帶來更真實的視覺效果和體驗。本文針對不同的粒子系統(tǒng)構(gòu)造模型,采用不同的方法,對自然現(xiàn)象

2、的仿真進行研究。
　　本文的主要研究內(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,對自然現(xiàn)象進行分類,實現(xiàn)對自然現(xiàn)象仿真系統(tǒng)的模塊劃分與系統(tǒng)設(shè)計。粒子系統(tǒng)分為質(zhì)點系模型系統(tǒng)和流質(zhì)系模型系統(tǒng)。本文通過對下雪的過程,火焰和泡沫仿真來對質(zhì)點系模型粒子系統(tǒng)進行仿真,通過對自由表面模擬來對流質(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,主要討論無網(wǎng)格方法中的光滑粒子流體動力學(Smoothed Particle Hyd

3、rodynamics)模型。本文首先采用交錯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自由流體表面渲染。
　　本文自主開發(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。實現(xiàn)了在一個實際的地形中,添加,刪除或修改組成自然現(xiàn)象的粒子。同時采用了空間分割,地形的細節(jié)紋理合成等方法實現(xiàn)場景繪制。本文的特點在于,在真實的場景環(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