文档介绍：电子科技大学
硕士学位论文
基于OpenGL的3D粒子特效系统设计与实现
姓名:吴银霞
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:陈雷霆
20090501
摘要虚拟场景中的自然景物模拟已经成为计算机图形学的一个研究热点。由于自然景物与规则几何物体不同,拥有大量的细节信息和形状的随机变化,因此使用传统的几何面片来模拟这些细节和随机变化的形状相对困难。而针对上述情况,使用粒子系统能够相对充分地体现自然景观中模糊物体的随机性和动态性,得到良好的模拟效果。例如:被风卷起的树枝、流动中的浮云、园林中的喷泉、湖面上的浪花、山峦间的薄雾、漫天飞舞的雪花、雨幕中的水滴等复杂的三维自然景观,被广泛认为是目前最成功的一种模糊物体建模的算法。粒子系统理论经历二十多年的发展和完善,已被广泛应用于虚拟现实、三维仿真、游戏开发、电影特效、可视化等领域。基于粒子系统理论的特效系统已成为三维场景不可缺少的建模工具。因此,粒子特效系统的开发是非常必要和重要的。本文结合这一实际情况,以前人的相关研究工作为背景和基础,以真实感和系统实时性以及友好的人机交互性为目标,在深入分析粒子系统理论基础上,结合编译环境为开发平台,基于图形库设计并实现了一个用于常见自然景物模拟的粒子特效系统,完成了雪花、雨滴、喷泉和烟花等场景的模拟。主要工作如下:钊胙芯苛肆W酉低忱砺奂捌溆τ茫晗阜治隽肆W酉低车幕驹怼蚧搜┚啊⒂昃啊⑴缛5仁P停芙岢鲅┚啊⒂昃昂团缛5牧W杓撇⑹迪至艘桓鲇糜诔<匀痪拔锬D獾W犹匦低场1疚亩验证了系统的有效性和实时性。üD馐笛榈贸隽搜┗ā⒂甑魏脱袒ǖ淖罴丫榱W邮约芭缛D关键词:粒子系统,自然景物模拟,操作系统和总结了粒子系统基本模型、粒子系统通用结构和粒子系统的算法框架。系统模型。该系统的系统需求、总体目标、框架结构、处理流程和模块设计都进行了详实的描述。üD夥晌璧难┗ā⑵涞挠甑巍⑴缟涞呐缛:驼婪诺难袒ǖ瘸【埃拟效果的关键影响因素。
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签名:墨避签名:量拯霆日期:沙月/日日期:加月/日独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑导师签名:
第一章绪论课题背景帚一早三百下匕国内外研究状况当前,计算机图形学领域的研究热点之一是对不规则模糊物体如烟火、雪花、雨滴等自然景物进行模拟。与规则的几何物体不同,模糊物体的不规则性体现为其表面包含丰富的细节且其形状随机变化,这些模糊特性很难用传统的解析曲面来造型和描述,非常难以模拟。但这些自然景物却是在模拟虚拟场景时不可缺少的部分,因此,计算机图形学面临着如何将自然景物在虚拟场景中进行逼真展示的挑战,自从提出用粒子系统的方法来模拟这些模糊物体后,这一难题才逐步得到了解决。粒子系统将不规则的模糊物体定义为由大量微小的、随机分布的粒子集合,每颗粒子有确定的生命值,粒子存活的时候的其形状、大小、颜色、空间位置每时每刻都在不断地动态变化。从而形成了被模拟对象的整体形态和特征以及细节的动态变化。粒子系统能充分体现出不规则模糊物体的随机性和动态性,能很好地模拟天上的流云、风中摇曳的树枝、水面的浪花、山中的薄雾、空中雨滴和雪花以及喷泉等复杂的三维自然景物,因此,粒子系统被广泛应用于计算机图形学中的不规则模糊物体的模拟领域。粒子系统方法从诞生至今,已经逐步成为计算机图形学中应用最为广泛的模糊物体建模方法之一。粒子系统的理论不断的被广大研究者改进和完善,其应用系统模型成功模拟了电影中行星被撞击后所产生的爆炸及火焰等特效,如图粒子系统最大的优点是只采用简单的粒子图元便能构造出复杂的模糊物体,且具有很强的真实感和实时性,如果用传统解析曲面来模拟是无法达到这种效果的。粒子系统被广泛应用于模拟自然景物,成为国内外研究热点。领域也在不断的得到拓展。粒子系统的起源追溯到年【刻岢隽W酉低车母拍睢昧W所示。
年和进一步改进和发展了粒子系统茄芯苛耸髂镜男状和其层次结构,利用树干、树技和树叶之间的层次关系构成具有层次的粒子系统柬描述树木、森林、