学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于粒子系统的烟火模拟技术的研究及实现

作　者: 张博文
导　师: 韩国强；陈伟豪
学　校: 华南理工大学
专　业: 软件工程
关键词: 粒子系统 烟火模拟 布告板 实时渲染 纹理贴图
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 63次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


视景仿真是虚拟现实技术在实际应用中的热门研究课题之一，其中包括对火焰、云雾、雨雪、沙尘、浪花等动态自然景物和现象的模拟与绘制，在气象预报、航空航天、装演广告等领域有着广泛的应用。自然景物具有丰富的表面纹理和不规则的表面外形，并且能够随时间的推移而动态地、随机地发生变化，因此很难使用传统的计算机图形学的建模方法来生成。如何简化而且有效地模拟这些不规则自然景物和现象成为计算机真实感图形生成的关键问题。粒子系统能够充分体现这类景物的动态性和随机性，其优点在于使用简单的粒子图元来构造出传统计算机图形学难以构造的复杂物体，并且具有很强的真实感和实时性。本文在认真分析和总结目前国内外烟火模拟方法的基础上，结合视景仿真对虚拟场景的需求和应用，以友好交互性、较强的真实感和实时性为目标，提供了一种利用微粒来模拟烟火等自然现象的设计及实现方法。主要思路是先建立一个烟火的物理和数学模型，然后利用当前流行的软件编辑器(如Visual C++)和图形渲染库(如DirectX、OpenGL)，将该模型转化成计算机存储和显示格式，最终渲染成逼真的烟火等自然现象。还可采用合适的数据结构、高效算法以及相关的硬件技术来进行一定程度的优化，从而提高渲染效率。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题研究的背景意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 课题研究内容及预期目标  13
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 预期目标  13
  1.4 本章小结  13-15
第二章 粒子系统  15-31
  2.1 粒子系统概述  15
  2.2 粒子系统的定义  15-17
    2.2.1 粒子的定义  15
    2.2.2 粒子系统的定义  15-16
    2.2.3 粒子系统的分类  16
    2.2.4 粒子系统的特点  16-17
  2.3 粒子系统的基本模型  17-23
    2.3.1 粒子系统的形式化描述  17-18
    2.3.2 粒子的生成  18-19
    2.3.3 粒子属性初始化  19-21
    2.3.4 粒子的运动  21-22
    2.3.5 粒子的消亡  22
    2.3.6 粒子的绘制  22-23
  2.4 粒子系统的应用与发展  23-29
    2.4.1 粒子系统的应用  23-28
    2.4.2 粒子系统的发展  28-29
  2.5 本章小结  29-31
第三章 粒子系统的基础知识  31-41
  3.1 数学知识  31-35
    3.1.1 坐标系  31
    3.1.2 向量 (Vector) 和顶点 (Vertex)  31-32
    3.1.3 矩阵(Matrix)与基本变换  32-34
    3.1.4 四元数(Quaternion)  34-35
  3.2 3D 图形的基本概念和原理  35-38
    3.2.1 网格(Mesh)  35-36
    3.2.2 纹理映射(Texture Mapping)  36-37
    3.2.3 3D 坐标转换  37-38
  3.3 布告板(Billboard)  38-39
    3.3.1 布告板技术原理  38
    3.3.2 布告板的分类及特点  38-39
    3.3.3 布告板的应用  39
  3.4 Alpha 混合处理算法  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章 基于粒子系统的烟火模拟研究  41-47
  4.1 烟火的本质  41
  4.2 烟火的模型设计  41-46
    4.2.1 烟火粒子初始化  42-43
    4.2.2 烟火粒子属性更新  43
    4.2.3 烟火粒子的运动  43-44
    4.2.4 火焰粒子的消亡  44
    4.2.5 火焰的绘制  44-46
  4.3 本章小结  46-47
第五章 系统的设计与实现  47-56
  5. 1 系统开发平台  47
    5.1.1 硬件环境  47
    5.1.2 软件环境  47
  5.2 模拟系统的总体设计  47-49
  5.3 模块划分和设计  49-55
    5.3.1 粒子模块  49-51
    5.3.2 粒子系统模块  51-53
    5.3.3 设备接口模块  53-54
    5.3.4 渲染模块  54
    5.3.5 参数控制模块  54-55
  5.4 系统的界面  55
  5.5 本章小结  55-56
第六章 实验结果与分析  56-62
  6.1 模拟烟火的结果  56-59
    6.1.1 烛光  56
    6.1.2 模拟燃烧的大火  56-57
    6.1.3 模拟火山喷发  57
    6.1.4 模拟其他烟火效果  57-59
  6.2 改进真实性  59-60
  6.3 改善实时性  60-61
  6.4 本章小结  61-62
结论与展望  62-65
  结论  62-63
  展望  63-65
参考文献  65-68
致谢  68

相似论文

  1. 仿真平台中基于游戏引擎的展现技术的研究与应用,TP391.41
  2. 基于粒子系统的火焰和烟花实时模拟技术研究,TP391.9
  3. 增强现实系统中火焰特效关键技术研究,TP391.9
  4. 基于OGRE的压延塑化三维仿真系统的设计与实现,TP391.9
  5. 车辆驾驶模拟器视景仿真技术研究,TP391.9
  6. 乒乓球比赛虚拟赛场中的虚拟人群建模及绘制,TP391.9
  7. 基于粒子系统的矿井瓦斯爆炸的模拟与研究,TD712.7
  8. 基于虚拟现实的弹道导弹发射仿真研究,TJ761.3
  9. 头发建模关键技术研究,TP391.41
  10. 真实感烟雾的实时模拟方法改进,TP391.41
  11. x型工程车训练模拟器三维视景生成技术研究,TJ810.3
  12. 基于OpenGL的离散粒子系统仿真的设计与实现,TP391.41
  13. 虚拟战场环境中纹理技术应用研究,TP391.41
  14. 虚拟场景下与物理模型分离的流体渲染方法研究与实现,TP391.41
  15. 虚拟现实若干关键技术在虚拟校园中的研究与应用,TP391.9
  16. 基于粒子系统的人群交互式烟花系统仿真与实现,TP391.41
  17. 基于光滑粒子流体动力学法的OpenGL可视化,TP391.41
  18. 非真实感绘制技术的研究与实现,TP391.41
  19. 基于GPU元球造型的水滴模拟,TP391.41
  20. 基于GPU编程的漫游系统实时优化技术研究,TP391.41
  21. 烟幕建模仿真及其对探测器的影响分析,TP391.9

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
© 2012 www.xueweilunwen.com