基于动态纹理的火焰生成

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1、摘要　　　　火焰模拟是自然景物模拟的一个重要研究内容，现有的火焰模拟算法分为两大类，直接数字合成与视觉效果建模。其中基于视觉效果模拟包括火焰模型、湍流理论、粒子系统等。本文根据最近几年才迅速发展的动态纹理技术提出一个基于纹理合成火焰的方法。一般的纹理合成算法大都是在静止物体表面（包括在二维平面）上处理，也有个别的可以合成各向同性的动态纹理序列，如远处观看的水面等。　　　　　计算机方法合成火焰需要处理火焰轮廓和火焰轮廓内部的纹理。本文用两种方法再现火焰轮廓，一个是用噪声函数作速度场的火焰轮廓线构造算法，通过轮廓线骨架粒子在速

2、度场中运动展现火焰燃烧时的动态信息。另一个是直接采用真实火焰序列中提取出来的火焰轮廓线。　利用动态纹理合成火焰需要解决以下几个问题：１．在火焰动画序列中保证火焰纹理动态连续向上运动；２．火焰中心部位与火焰边缘区域不同纹理之间的自然过渡。　我们使用动态纹理技术对真实的火焰视频进行学习，并生成无限长不重复的火焰图像序列。使用这种方法生成的火焰具有很强的真实感和一定的可编辑性。适合在场景较为开阔，对火焰的实时性和逼真度要求较高的虚拟场景中使用。大规模火焰蔓延过程通过火焰轮廓线动态修改和交叉纹理线性过渡来实现，最后我们给出如何在三维

3、空间中再现大面积火焰的方法。　　关键词：火焰模拟　　火焰轮廓线　　粒子系统　　纹理绘制　　纹理合成　　　火焰蔓延　　动态纹理　　IAbstractComputersimulationoffireisanimportantresearcharea.Existingfiresimulationtechniquescanbeclassifiedintotwocategories:directnumericalsimulationandvisualmodeling.Baseondynamictexturetechniquedevel

4、opedinrecentyears,weproposeanewapproachforthesynthesisoffire.Computersimulationoffireneedstosolvetwoproblems:determinationoffirecontourandfiretextureinsidethecontour.Inthisthesiswedealwithfirecontourbyuseofnoisefunctionorabstractingthecontourfromrealfireseries.Tosy

5、nthesizefireweneedtofollowingproblems:1.maintainingthemovementcontinuityofvaryingfiretextureinthesynthesizedfireseries;2.naturaltransitionbetweentexturesfromthecentralparttotheboundarypartofthefire.　　Weusedynamictexturetechnologylearnedfromrealflamesvideo,andthefla

6、mesgeneratedimagesunlimitedlongseriesofnon-repetition.Generatedbytheuseofsuchmethodsishighlyflameandsomemaywarranteditorial.Anditmaybemoresuitabletouseinopenscenes,suchasthereal-timenatureoftheflameforhigherdegreesandrealisticvirtualscenes.Thetextureontheoverlapare

7、abetweenneighboringfirebodiesisdealtwithbyuseoflinearinterpolationoftexturesbetweencrossingareasofthetwofirebodies.Finallyweshowhowtosimulatelargefirebodyin3Dspaceanddiscussedfutureresearchworkbasedoncurrentapproach.Keywords:FiresimulationFireContourParticleSyste

8、mTextureRendingTextureSynthesisFireSpreadingIIDynamicTexture独创性声明　本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或