粒子系统在航海应用上的展望.pdf

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1、总第229期舰船电子工程V01．33No．71111篁篁!塑!!堡星!!竺竺坐三些!呈!!!!呈量!!粒子系统在航海应用上的展望+张新雄(海军陆战学院李庆杨广州510430)摘要论文首先介绍了粒子系统理论及其国内外研究现状，提出了粒子系统基本模型，最后结合粒子系统原理分析提出了粒子系统在航海应用上新的研究方向。关键词粒子系统；基本模型；航海应用中图分类号TP391．9DOI：10．3969／j．issnl672--9730．2013．07．007ProspectofParticleSystemonNavigationAp

2、plicationsZHANGXinxiongLIQingyang(NavalMarineCollege，Guangzhou510430)AbstractThispaperfirstlyintroducedtheparticlesystemtheoryandit'Sresearchingactualityathomeandabroad，andthenputfor—wardthebasicmodelofparticlesystem．Finally，anadvancednewresearchingdirectionofpar

3、ticlesystemonthenavigationapplicationsisproposed．KayW讹particlesystem，basicmodel，theapplicationsofnavigationCImNumb甜TP391．91引言加了模拟的真实感，可以很好地解决不规则物体的模拟。2009年，特效制作的3D电影《阿凡达》像一枚重磅炸弹，猝不及防地冲击了每个人的眼球。据悉，全球票房收入高达27亿美元，全片有60％的镜头是由CGI(计算机生成图像)拍摄的。不管是动作、表情逼真的人物及其他动物，还是栩栩如生的

4、模拟植物，抑或是惟妙惟肖的自然景象如瀑布、浮云、火焰、极光等，都表现出了高度的真实性，以至于人们在观看过程中忘记了这些影像都是电脑生成的。而这些虚拟影像的生成都毫不例外地应用了基于粒子系统的模拟技术，如图1所示[1]。而碉土艘l平原／河流树木＼马路l桥梁N-N山磊磊／_1表面特征圈馕糯l的广泛I、。—丫粒子系统广—。图1粒子系统的广泛应用粒子系统与以往的方法不同，这种方法主要用于模拟不规则物体。其根本思想就是在模拟和绘制不规则物体的时候，将物体划分为很多微小的粒子图元，并对这些粒子图元进行绘制。粒子系统的方法与以往模拟绘

5、制的方法相比较，体现出了它可以模拟不规则物体的动态性和随机性，增2粒子系统研究现状粒子系统是WilliamT．Reevd2]于1983年在《ParticleSystems--ATechniqueforModelingaClassofFuzzyObjects))一文中首次提出来的，并成功地模拟了电影((StarTrel【2：TheWrathofKhan))中的一系列特技镜头。1992年，Teng—SeeLoke等在粒子系统中首次引入牛顿运动定律，成功渲染不同情况下焰火的多种特性；1998年，Matthias等首次将纹理映射

6、技术用于粒子系统中，并从物理学的角度上成功实现云的模拟绘制；2003年，Konthanen等在运用粒子系统时，结合空间细分算法减少系统的计算量，节省系统资源，提高渲染模拟的实时性。国内的研究起步较晚，直到20世纪末才开始。而且国内主要研究粒子系统在不规则景物应用方面的问题。2000年，张芹等通过粒子系统实现火焰等气态现象的动态实时性模拟。2006年，王继州等则通过火焰链的方式实现火焰的模拟。2008年，高玉建等实现了基于GPU和粒子系统的焰火渲染；2009年，李清畅等则通过粒子系统大规模编排数据和添加音乐特效实现音乐焰火

7、的渲染嘲；黄柏刚等利用粒子系统实现船舶导航雷达模拟器中雨雪回波图像的模拟[4]。2012年吴进等在Android平台上利用粒子系统构建游戏引擎[5]。近年来，随着计算机软硬件技术的发展，困扰人们多年的粒子系统生成图像的真实度和系统实时性之间的矛盾已经得到了很大的改善。于是，人们开始更多地关注快速、方*收稿日期：2013年1月10日，修回日期：2013年2月17日作者简介：张新雄，男，硕士研究生，研究方向：军事航海理论与方法。李庆杨，男，硕士研究生，研究方向：军事航海仿真技术与应用。!!一一张新雄等：粒子系统在航海应用上的

8、展望总第229期便、有趣、多样化的粒子特效系统及合成影像工具，以便在细节方面得到更加完美的视觉效果，如3DSMAX粒子系统L6~70等。目前，粒子系统技术被广泛用于大型3D游戏制作、合成电影电视特效、工业辅助设计、建筑园林、室内装饰以及多媒体制作等领域，同时为科技教育、军事技术和科学研究提供专业、全面的解决方案。3粒