粒子系统在计算机游戏中的应用与方法研究

粒子系统是模拟自然景物中运动模糊物体非常有效的一种图形生成方法。本文通过对粒子系统的生成及描述过程的研究,设计并实现了一个应用于计算机游戏领域中的粒子系统,并给出了游戏火焰粒子特效实例。     

面向对象的通用粒子系统设计及其在火焰模拟中的应用

设计了一个通用的粒子系统,基于面向对象的思想描述了一套粒子系统应用程序接口（API）的设计。该粒子系统API采用合理的数据结构,设计了一套高效的粒子生成、管理方法,并采用高速OpenGL渲染引擎,使之能够满足在普通PC机上模拟不规则的自然景物的需求。同时,它还具有相当的灵活性和可扩展性。该粒子系统被用于火焰的模拟中,仿真实验表明模拟出的火焰具有较强的真实感。     

Android平台上基于粒子系统的喷射型火焰模拟

针对传统粒子系统的燃烧型火焰模型在Android移动平台上模拟火焰喷射装置发射喷射型火焰运动状态时,由于采用了随机运动方式,产生大量粒子,无法满足系统实时性及逼真性的问题。提出一种燃烧学模型与粒子系统相结合的改进方法来模拟喷射型火焰。根据喷射型火焰燃烧学理论,提出按火焰生命周期进行分阶段渲染多种纹理的火焰仿真方法来减少每帧生成的粒子数。同时,构建了半四面体粒子图元来增强喷射火焰的细节,能生成较真实喷射火焰效果。实验证明,改进的模拟方法可以通过较少粒子数达到较好的视觉真实感,满足实时喷射火焰生成需求。     

火焰实时模拟的新算法

为了解决火焰动面的计算机模拟难以实现真实感和实时性的问题,提出了一种新的火焰实时模拟算法.该方法吸收了数学物理方法真实感强和粒子系统思想方法简单的优点,通过著名的Navier-Stokes方程对流体进行控制,采用半拉格朗日法对其进行求解,并引入粒子系统的思想对原方程的平流项进行修改.对火焰颜色的控制采用密度场和配色原理,进行简单而有效的实现,并在图形处理器(GPU:Graphics Processing Unit)上加速实现,成功地实现了真实感和实时性并举的火焰动画的计算机模拟.     

一种火焰模拟的新方法

详细介绍了Lattice-Boltzmann方法的物理和数学理论基础,推导了用Lattice-boltzmann方法模拟火焰现象所使用的模型和实际计算步骤;针对特定类型的物体对象,提出了比较简洁的、适合计算机进行处理的新的边界问题的解决方法,避免了频繁的纹理映射的使用和复杂的微分方程的求解过程,使计算方法大为简化;并结合传统的粒子系统方法和实际情况,在计算机上实现了对火焰燃烧的模拟,基本达到了计算机图形学中的实时性要求.最后,给出了实际的火焰模拟效果图和不同方法的性能比较.     

基于粒子系统三维火焰的动态模拟

传统的基于粒子系统的火焰模拟粒子数目多，系统运行速度慢，导致实时性差，在风力影响下不能真实模拟出摇曳中的火焰，鉴于以上缺点，本文采用随机过程来模拟风力和浮力，采用二维纹理和广告牌（Billboard）技术对三维火焰进行渲染。     

基于三维立体技术的虚拟灭火系统

文章通过开发基于三维立体技术的虚拟灭火系统,解决了传统消防训练的不安全性和二维消防训练系统的不真实性问题,提高了用户体验和培训效果;针对常用粒子系统模拟火焰存在细节层次差、火苗波动不真实和边界模拟差等问题,优化了火焰粒子系统的纹理贴图,并使用纹理动画替代原有单一纹理贴图,实现了逼真度更高的火焰模拟。本系统能够很好地模拟高真实感的虚拟场景并提供交互功能,实现了模拟火灾现场并进行消防训练的目的。     

一种基于GPU的火焰实时模拟算法

针对国内外目前学术界的3种主要火焰模拟方法所存在的问题,提出了一种基于GPU的火焰实时模拟算法,本方法有机地结合了粒子系统方法和基于数学物理的方法,能够同时满足计算机图形学一直以来孜孜以求的"实时性"与"真实性"两大目标.通过实验仿真得出结论:火焰模拟结果显示能够达到每秒60帧,符合实时模拟的要求,能够得到更加接近于真实状态的火焰动画,尤其是细节更为清晰.     

基于粒子系统动态烟花的模拟

阐述了粒子系统的基本原理及建模方法,对烟花粒子系统的基本模型和燃放原理进行了深入的研究,设计并实现了一个基于VC＋＋和OpenGL的烟花粒子系统。     

基于粒子系统的可控位置的烟花模拟

粒子系统是用来模拟不规则运动物体的一种比较有效的方法。首先阐述了粒子系统的基本原理,对烟花粒子系统的基本模型和燃放原理进行了分析。然后利用粒子系统的基本原理,结合烟花燃放的具体特点,建立了基于粒子系统与纹理映射的烟花动态模型。模拟了烟花从上升到爆炸,再到消失的过程。在已建好的模型中结合VisualC++6.0提供的鼠标消息函数,通过鼠标来控制烟花燃放的位置。实验结果表明,该方法满足实时性和逼真性的要求,使得烟花模型可控性、灵活性加强。     

关于准粒子系统的讨论

通过对准粒子概念的分析及准粒子系统所遵从量子统计规律的应用举例,给出了准粒子系统的一般处理方法.     

基于粒子系统的水滴溅落模拟

粒子系统因其灵活性,适应性等特点,被广泛应用于不规则物体模拟。介绍了一种基于粒子系统的水滴溅落模拟方法并设计了相应的数据结构,采用结构化的粒子模拟水滴,使用了纹理映射等技术实现了水滴粒子的可视化。实验结果表明,该方法形象地反映了水滴溅落的整个变化过程。     

粒子系统方法及其应用

介绍了粒子系统方法的基本思想、生成粒子系统某瞬间的画面的基本步骤，并讨论了3D Stu-dio MAX3.0中的粒子系统及其应用。     

用粒子系统显示三维旋动射流

粒子系统提供了一种从相当简捷的抽象描述中产生复杂结构的方法,可以产生传统的由面构成的物体难以产生的动态和“模糊”效果．笔者借助于粒子系统的这一特性,动态地显示旋动射流复杂的过程,将有助于更加深入地理解旋动射流的特性．结果表明粒子系统是显示三维旋动射流的一种较为有效的手段．     

基于粒子系统的礼花模拟方法

分析了礼花粒子系统的基本模型及建模方法,将许多形状简单的微小粒子作为基本元素聚集起来,形成一个不规则的模糊物体,从而构成一个封闭的粒子系统.在此基础上采用Open-GL、纹理贴图和C++设计实现了三维礼花粒子系统,解决了模拟模糊物体计算不能达到实时性的问题.采用极坐标的形式对礼花的形状进行了改进,使礼花形状达到真正的三维效果,所实现的粒子系统在普通计算机上能达到很好的逼真性.同时采用FMOD引擎加入了声音效果,最后给出了任意形状礼花的实现方法.实验结果表明所提出的礼花模拟系统实现简单,实时性好,并具有极佳的模拟效果.     

船舶航迹流实时动态仿真

完全用W .T .Reeves提出的粒子系统方法无法满足仿真系统的实时性要求。为使航海仿真系统能进行实时模拟 ,提高对水波、浪花及船舶航迹流模拟的逼真程度 ,采用粒子系统建立航迹流模型 ,模拟航迹流的外轮廓 ,确定图象的α值 ,利用图象合成方法中粒子的透明度来实现不规则性航迹流的实时动态仿真。分析研究了粒子系统的航迹流模型及图象合成的主要方法 ,实时地模拟出船舶航迹流随船舶大小、速度变化 ,随时间消退、随波浪上下起伏等动态效果     

基于粒子系统的烟花建模方法研究

本文通过粒子系统对烟花燃放过程的模拟进行了深入研究.首先讨论了粒子系统的基本原理,然后针对烟花燃放过程的特点,给出了每种状态下的具体算法,模拟出烟花逼真的视觉效果.这些模型以后可以很方便地应用到影视动画中.     

应用粒子系统构建云雾模型

随着科学技术的发展以及互联网的广泛应用。使用计算机图形学和虚拟现实技术对不规则物体进行模拟现今已经在国防、气象、网络架构等领域得到了广泛的应用。使用粒子系统对云雾等不规则图形进行模拟可以极大地减小模型3D真实度对计算机配置的需求,降低平台架构难度。同时由于粒子系统建立模型的随机性使得建立的模型具有更加自然的视觉效果,更加合理的物理学结构从而能在广泛的领域得到应用。本文应用粒子系统与纹理过程函数相结合的方法对自然景物中的云雾模型进行模拟,在具体的模型绘制过程中应用纹理映射和Billboard技术来实现,从而提出了一种多种建模方式相结合的模拟不规则物体的全新方法。     

船舶航迹流实时动态仿真

完全用W.T.Reeves提出的粒子系统方法无法满足仿真系统的实时性要求。为使航海仿真系统能进行实时模拟,提高对水波、浪花及船舶航迹流模拟的逼真程度,采用粒子系统建立航迹流模型,模拟航迹流的外轮廓,确定图象的α值,利用图象合成方法中粒子的透明度来实现不规则性航迹流的实时动态仿真。分析研究了粒子系统的航迹流模型及图象合成的主要方法,实时地模拟出船舶航迹流随船舶大小、速度变化,随时间消退、随波浪上下起伏等动态效果。     

基于粒子系统的烟花建模方法研究

本文通过粒子系统对烟花燃放过程的模拟进行了深入研究。首先讨论了粒子系统的基本原理,然后针对烟花燃放过程的特点,给出了每种状态下的具体算法,模拟出烟花逼真的视觉效果。这些模型以后可以很方便地应用到影视动画中。