基于粒子系统的实时火焰绘制方法应用研究

《基于粒子系统的实时火焰绘制方法应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于粒子系统的实时火焰绘制方法研究摘要：设计了粒子系统火焰模型，详细讨论了模型中粒子的属性及其变化。为了提高系统运行效率，采用四边形面片代替点光源粧子，结合纹理腆射、Billboarding和alpha混合技术，使得头焰模型雀实际应用中能满足实时性要求，同时保持较好的逼真效果。关键词：脸子系统；纹理映勺*;公告*反；alpha混合Researchofreal-timefirerendingmethodbasedonparticlesystemAbstract:Afiremodelbasedonparticlesystemisproposed・Particle^at

2、tributesandtheirevolvementsarediscussed.Severalmethodsareusedtopromotetheefficiencyofsystem,suchasadoptingquadrangletosubstitutingparticleofpointlightsource,applyingtexturemappingtechnique,utilizingBillboardingandalphaamalgamationtechnology.Themodelcanmeetreal-timeandrealityrequiremen

3、tinpracticalapplication.Keywords:particlesystem;texturemapping;Billboarding;alphaamalgamation火焰、云雾、浪花、雨雪等自然景物的模拟一直是计算机图形学领域的研究热点和难点。这些物体都具有不断运动变化的特征，形状变化没有固定规律，很难用传统的造型方法来表现。粒子系统是迄今为止用于描述不规则物体最成熟的理论之一。其基本思想是通过一定数量的粒子组成的粒子群体来表示不规则物体，然后通过控制粒子的运动变化来模拟不规则物体的运动变化特征。传统粒子系统包含成千上万个粒子，需要大量的计算时

4、间，难以满足实时性要求。为了解决仿真中的实时性问题，本文设计了粒子系统火焰模型，模型中采用四边形面片代替点光源粒子，结合纹理映射、Billboarding0alpha混合技耒莱实现夾焰特效。实验证明，采用该模型穫拟的火焰效果真实且能在普通的PC机上满足实时性要求。1基于粒子系统的火焰模型1.1火焰的分析火焰具有如下的显示细节和特点：(1)具有持续性。(2)形状的变化。火焰会有特殊的显示效果，如摇曳''(3)颜色的变化。火焰从焰心到外焰颜色呈现从亮白色到黄色、红色的变化。1.2火焰粒子系统模型1.2.1火焰粒子系统的初始状态初始时刻火焰粒子系统状态包括粒子的数量、位

5、置、运动速度及加速度、颜色、大小、形状以及生存期。(1)初始粒字薮量要在给定屏幕显示区域内产生一定数量的火焰粒子,初始数量的定义很关键，它决定了火焰的密度和规模，数目过小无法满足真实感要求；数目过大要占用系统大量的时间，实时性受到影响。本文设计的粒子系统中粒子数量可根据要模拟的火焰规模由用户指定。(2)初始位置粒子的初始位置兀心)由粒子的产生区域决定，同时，、产生区域植浇定粒子的初始运或方向。产《囱域头/矩泥或圆形时，粒子以一定的喷射角a离开所在的平面向外运动。产生区域为球形时，粒子从球的中心沿球径向外运动。通常产生区域位于某一平面(如兀oz平面)，火焰沿该面向上

6、燃烧。区域中心粒子密集，边界稀疏，且呈正态分布闻。由于采用正态分布为新粒子的初始位置赋值不是根据火焰的物理性质得出，从而不过分要求物理上和数学上的精确性，所以为了进一步加快系统的运行速度，本文采用简化的方法计算新粒子的初始位置：PosX(f())=忑+rand()xVarAreax⑴PosY(fQ)=yQ+rand{)xVarAreciy(上)PosZ(f())=z0+rand{)xVcirArea.(3)其中{必,％,z。}为火焰燃烧的中心'位置，VarArea、VarArea、VarArea^分另!］夷示粒子产生区域在兀,y,z方尚葩变化范圍。“加()为卜1，

7、1］上均匀分布的随机函数。(3)初始速度和加速度每个粒子都有一个随机产生的初始速度和加速度，粒子的初始速度和加速度是实现动态火焰必不可少的因素。ImtialSpeed=MeanSpeed+Rand()xVarSpeed⑷InitialAcceleration-MeanAcceleration+Rand()xVarAcceleration(5)其中，MeanSpeed,VarSpeed,MeanAcceleration,VarAcceleration是粒子系统中囱个参数，分别表示平均速度、速度变化范围、平均加速度、加速度变化范围。其中RandO^J-1到+1之间的随

8、机函数。(