3d游戏场景中时火焰的研究.pdf

摘 要 如何逼真的模拟自然景物一直是图形学中的一个热门研究课题。火焰、烟雾、 云体等动态自然景物的模拟，在虚拟游戏场景、影视广告、航空航天模拟中有着 广泛的应用。随着近年来研究的不断深入，各种针对不规则模糊自然景物的模拟 算法不断涌现，模拟结果也越来越具有真实感。其中，粒子系统方法是迄今为止 被认为模拟不规则模糊自然景物最为成功的一种算法。 本文深入讨论了基于粒子系统的三维火焰模拟方法，详细讨论了火焰模型中 火焰粒子属性的初始化和火焰粒子的运动及渲染。针对使用经典粒子系统模拟火 焰效率较低的问题，本文将动态纹理映射、球面公告板、LOD技术与粒子系统结 合使用，对其渲染速度进行优化。一是采用四角面片代替点粒子的绘制方法，这 样每一个面片可以代替几百个粒子，极大的节约了绘制粒子带来的系统开销，也 避免了在粒子数量达到阈值时渲染速度受到限制：二是采用动态纹理技术，将一 组二维纹理切片整合到一个三维纹理中，随机选择不同的纹理对面片进行映射， 赋予粒子更多的变化，使渲染结果更加逼真，也避免了系统在渲染面片时大量调 用绘制指令：三是采用了球面公告牌技术，使得二维景物跟随视点旋转产生三维 的效果，也解决了在视点突然变换时会出现的裂隙和突现现象。四是采用LOD技 术，根据视点的远近增减面片数量，提高了系统的运行速度。 其次，为了表现火焰的动态摇曳效果，本文引入了湍流场的概念，将对火焰 产生作用的力场划分为大规模的平滑场和小范围的湍流场。其中重点讨论了随机 确定位置的小范围湍流场对火焰建模效果的影响。为了使火焰产生与周围景物互 动的效果，本文使用纹理映射实现了火焰的视觉残留效果，并且将火焰纹理作为 偏移值对背景纹理进行渲染，产生视觉上的热折射效果。 最后，采用ⅥsualStudio 2005平台，MicrosoRⅥsualC++2005编程，三维动 拟系统，模拟效果真实。 关键词：虚拟现实粒子系统火焰模拟扰动场 ABSTRACT ABSTRACT Thesimulationof naturalsce∞riesremainsahot iIlthe VisuallyconVincing topic 他search舶ldof simulationof such弱 i11reguIarfuzzy computer笋印mcs．The objectS tlle iIl fl锄e，smokc，cloud a心、Vildly吣ed navigation锄d t】he ofresearchin sp∞enight．WitlldeVelopment tKs叭bjectrecently’ l【indsof haVebeen simulatinga190ritIunsfor如zzyobjectSmodeling proposed，tlle 托sultSofsimulating mo佗ViVidman the∞ a舱becoming eV钉before．Among I吼sbeen moStsuccess如lonefor algoritllms，ParticleSystem regarded缌tlle siInulating mIn砌∞eneriessof缸 irregularfIuzzy 11lis disc惦∞sm