3D游戲場(chǎng)景中實(shí)時(shí)火焰的研究.pdf

1、如何逼真的模擬自然景物一直是圖形學(xué)中的一個(gè)熱門研究課題。火焰、煙霧、云體等動(dòng)態(tài)自然景物的模擬，在虛擬游戲場(chǎng)景、影視廣告、航空航天模擬中有著廣泛的應(yīng)用。隨著近年來研究的不斷深入，各種針對(duì)不規(guī)則模糊自然景物的模擬算法不斷涌現(xiàn)，模擬結(jié)果也越來越具有真實(shí)感。其中，粒子系統(tǒng)方法是迄今為止被認(rèn)為模擬不規(guī)則模糊自然景物最為成功的一種算法。
　　 本文深入討論了基于粒子系統(tǒng)的三維火焰模擬方法，詳細(xì)討論了火焰模型中火焰粒子屬性的初始化和火焰粒子的

2、運(yùn)動(dòng)及渲染。針對(duì)使用經(jīng)典粒子系統(tǒng)模擬火焰效率較低的問題，本文將動(dòng)態(tài)紋理映射、球面公告板、LOD技術(shù)與粒子系統(tǒng)結(jié)合使用，對(duì)其渲染速度進(jìn)行優(yōu)化。一是采用四角面片代替點(diǎn)粒子的繪制方法，這樣每一個(gè)面片可以代替幾百個(gè)粒子，極大的節(jié)約了繪制粒子帶來的系統(tǒng)開銷，也避免了在粒子數(shù)量達(dá)到閾值時(shí)渲染速度受到限制；二是采用動(dòng)態(tài)紋理技術(shù)，將一組二維紋理切片整合到一個(gè)三維紋理中，隨機(jī)選擇不同的紋理對(duì)面片進(jìn)行映射，賦予粒子更多的變化，使渲染結(jié)果更加逼真，也避免了系

3、統(tǒng)在渲染面片時(shí)大量調(diào)用繪制指令；三是采用了球面公告牌技術(shù)，使得二維景物跟隨視點(diǎn)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生三維的效果，也解決了在視點(diǎn)突然變換時(shí)會(huì)出現(xiàn)的裂隙和突現(xiàn)現(xiàn)象。四是采用LOD技術(shù)，根據(jù)視點(diǎn)的遠(yuǎn)近增減面片數(shù)量，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。
　　 其次，為了表現(xiàn)火焰的動(dòng)態(tài)搖曳效果，本文引入了湍流場(chǎng)的概念，將對(duì)火焰產(chǎn)生作用的力場(chǎng)劃分為大規(guī)模的平滑場(chǎng)和小范圍的湍流場(chǎng)。其中重點(diǎn)討論了隨機(jī)確定位置的小范圍湍流場(chǎng)對(duì)火焰建模效果的影響。為了使火焰產(chǎn)生與周圍景物互動(dòng)