基于粒子系統(tǒng)的動態(tài)仿真.pdf

1、動態(tài)場景的模擬是計算機圖形學(xué)中的一個熱點分支。它被廣泛應(yīng)用到電視廣告，實時渲染，3D動畫和游戲，裝潢設(shè)計，虛擬場景等。它以其獨特的魅力在信息社會中起著重要的作用。一些自然景觀的形狀，如火焰，河流，瀑布，雨，雪，霧等，每時每刻隨機的發(fā)生著變化。這一類動態(tài)現(xiàn)象很難使用傳統(tǒng)方法建模與模擬。所以模擬動態(tài)物體也是一個極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。一般來說，有兩種建模方法。一種是直接解偏微分方程的方法（比如N-S方程）。由于必須要采用數(shù)值方法，所以一般來說這種

2、方法是非常耗時的。另一種方法就是使用粒子系統(tǒng)方法建模。就目前而言，粒子系統(tǒng)被看作是模擬不規(guī)則動態(tài)物體中最成功的方法。粒子系統(tǒng)將模擬的對象看成一組相互制約的粒子，它可以利用非常簡單的體素來構(gòu)造不規(guī)則的物體，而不是用傳統(tǒng)的線、曲面或者多邊形來再現(xiàn)自然景物，同時粒子系統(tǒng)具有簡單、快速、實時的特點，在模擬不規(guī)則物體方面有著獨特的優(yōu)勢。本文主要采用了基于粒子系統(tǒng)的方法對虛擬場景中噴泉以及導(dǎo)彈的發(fā)射過程進行了模擬，主要做了以下工作:
　　

3、(1)闡述了該課題的研究背景、目的及意義，對國內(nèi)外學(xué)者利用粒子系統(tǒng)原理模擬不規(guī)則物體所取得的成果進行了概述。
　　 (2)介紹了文中所用到相關(guān)理論知識和技術(shù)——計算機圖形學(xué)知識和OpenGL圖形開發(fā)工具。計算機圖形學(xué)方面，主要介紹了其研究內(nèi)容及一些應(yīng)用舉例。OpenGL圖形開發(fā)工具方面，主要介紹了其功能及主要工作流程。
　　 (3)深入地研究了粒子系統(tǒng)的基本原理，用數(shù)學(xué)的方法來描述粒子系統(tǒng)，并對粒子系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)進行了闡

4、述，詳細介紹了建立粒子系統(tǒng)模型的步驟和方法，總結(jié)了粒子系統(tǒng)的特點，對粒子系統(tǒng)中粒子的產(chǎn)生、運動、消亡三大過程都給出了詳細的說明。
　　 (4)基于粒子系統(tǒng)提出了一種模擬噴泉的方法，分析了噴泉粒子的運動過程，再分別介紹了粒子的生成、運動、刪除，最后采用粒子系統(tǒng)的繪制函數(shù)和OpenGL的紋理映射技術(shù)進行了繪制，實現(xiàn)了對噴泉的模擬。
　　 (5)對導(dǎo)彈的發(fā)射飛行過程進行了模擬，其中包括彈體的繪制、尾焰的繪制、爆炸碎片的繪制，尤