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白磷燃烧所产生的烟雾模拟

作　者: 王浩宇
导　师: 王文永
学　校: 东北师范大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 粒子系统自然界模拟烟雾模拟纹理映射
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 67次
引　用: 1次
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内容摘要

计算机图形学是随着计算机及其外围设备而产生和发展起来的,而随着计算机技术的飞速发展,如何逼真的模拟自然景物,成为图形学领域中最具用挑战性的研究方向之一,对于烟雾、云、瀑布、闪电、雨雪、火焰、花草树木等自然景物的逼真模拟,在航空航天、影视广告、汽车、电子、和虚拟场景等各大领域中具有广泛的应用。在这众多的自然景物中,烟雾的外观形状非常不规则,没有光滑的表面,属于可变形流体现象,且运动规律受温度、风向等外界因素影响巨大。因此对烟雾的模拟一直是不规则物体模拟的难点和热点。本文深入的研究了粒子系统模拟烟雾的方法,并把这个方法应用到白磷燃烧的化学实验中,对国内外已有的烟雾模拟算法进行了阐述、分析与总结,并阐明了粒子系统在建模不规则自然景物方面的几个优点。其次,讨论了烟雾模型中烟雾粒子从产生到消亡的属性变化,包括对烟雾粒子的形状、大小、颜色、位置、速度和生命周期等。根据烟雾的扩散因素,在原算法的基础上,显示白磷燃烧发光发热的效果,引入温度条件对白磷所产生的烟雾的效果进行精细模拟。并在绘制过程中,通过纹理贴图为系统添加背景图片使产生的烟雾更加形象逼真,实现人机交互功能。最后,采用VisualC++语言为编程工具,三维动画环境OpenGL图形库支持设计了一个演示系统,实现文中算法,实验证明,改进后的烟雾模拟算法可以在普通PC机上实现白磷燃烧所产生烟雾的模拟。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-11
  1.1 自然景物模拟研究背景与意义  8
  1.2 不规则物体模拟的研究现状  8-9
  1.3 本文研究工作  9-11
    1.3.1 本文研究目标、内容与意义  9-11
第二章理论基础  11-18
  2.1 计算机图形学  11
  2.2 虚拟现实  11-12
  2.3 粒子系统理论  12-13
    2.3.1 粒子系统的优缺点  12-13
  2.4 粒子系统的基本模型  13-18
    2.4.1 新粒子的生成  13-14
    2.4.2 粒子的属性  14-15
    2.4.3 粒子的属性变化  15-16
    2.4.4 粒子的消亡  16
    2.4.5 粒子的绘制  16-18
第三章烟雾模拟的模型建立  18-24
  3.1 烟雾的特性  18
  3.2 常见的烟雾模拟算法  18-20
  3.3 基于粒子系统烟雾模拟的基本算法  20-24
    3.3.1 烟雾粒子系统的定义  20
    3.3.2 烟雾粒子的属性分析  20-21
    3.3.3 烟雾粒子的属性变化  21-22
    3.3.4 烟雾粒子的消亡  22
    3.3.5 烟雾粒子的绘制  22-24
第四章基于粒子系统烟雾模拟算法的改进  24-31
  4.1 烟雾粒子的运动分析  24
  4.2 烟雾粒子模型的改进  24-28
    4.2.1 烟雾粒子几何模型  24-25
    4.2.2 烟雾粒子运动模型  25-28
  4.3 白磷的燃烧反应  28-30
    4.3.1 白磷的基本属性  28
    4.3.2 白磷燃烧的化学反应原理  28-29
    4.3.3 白磷燃烧产生的白烟受到的约束条件  29-30
  4.4 温度对烟雾模拟的影响  30
  4.5 烟雾粒子的绘制  30-31
第五章烟雾粒子系统的设计实现  31-38
  5.1 开发工具简介  31-32
  5.2 系统结构  32-33
    5.2.1 粒子系统的生成步骤  32
    5.2.2 烟雾粒子系统的系统结构图  32-33
  5.3 系统编码  33-38
第六章实验结果对比分析  38-41
  6.1 实验结果  38-39
  6.2 实验结果分析  39-40
  6.3 烟雾模拟系统的评价  40-41
第七章总结与展望  41-42
  7.1 总结  41
  7.2 展望  41-42
参考文献  42-45
致谢  45

白磷燃烧所产生的烟雾模拟

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