文档介绍：沈阳理工大学
硕士学位论文
基于分行的三维海浪、云和火焰建模算法研究与实现
姓名:夏炎
申请学位级别:硕士
专业:计算机软件与理论
指导教师:王琰
20090301
沈阳理工大学硕士学位论文

摘要

自然景物的计算机模拟一直是计算机图形学应用的重要课题之一,在景观设
计、动画制作和虚拟现实等领域有着广泛的用途。自然界中的海浪、云和火焰等
是我们最常见的自然景观,但是由于海浪、云彩和火焰是十分复杂的自然现象,
它们无论在时间上还是空间上都具有随机性和不规则性,使用传统的几何方法很
难准确的描述。分形图形学是一门描绘自然景物的科学,它利用自然景物本身具
有的特点,通过多种分形造型方法对自然景物进行描述。
本课题是以分形理论为基础,通过分析海浪、云和火焰的具体形态特征,使
用分形理论中的分形布朗运动和粒子系统方法实现三维海浪、云和火焰的建模。
根据海浪的自然形态特征,构造了基于 FBM 随机中点位移方法的三维静止海
浪算法。结合风力对海浪运动形态的影响给出了三维运动海浪的几何模型,通过
提出的一种动态多重不均匀插值的方法减少了海浪跳变现象,并构造了运动海浪
的实现算法。根据云的静态特征,构造了基于 FBM 随机中点位移方法的三维静止
云算法。通过添加扰动函数实现云内部的运动特征,并结合风力对云运动形态影
响给出了三维运动云的几何模型,并构造了运动云的实现算法。根据火焰的运动
形态特征采用粒子系统描述火焰的运动效果。结合风力和空气浮力对火焰运动形
态的影响给出了基于粒子系统的火焰运动模拟的算法,并使用了随机生成的数值
初始化粒子的某些属性。实现了火焰运动效果的计算机模拟。并以 Windows XP 为
平台,采用 Microsoft Visual C++ 为编程工具,使用 OpenGL 开放图形库为
3D 图形建模库的开发环境下实现了三维海浪、云和火焰的计算机模拟。

关键词:分形;FBM;随机中点位移;粒子系统
沈阳理工大学硕士学位论文

Abstract

puter simulation of the nature has been one of the important issues in the
application puter graphics, and also been widely used in the areas such as
landscape design, animation and virtual reality. The waves, clouds and flame in the
nature are the mon natural landscape, but they are plex natural
phenomena, and they are random and irregular whether in time or space, it is difficult to
describe them accurately with the use of traditional geometric method. Fractal Graphics
is a science of painting the nature, which makes the use of the characteristics of the
natural scenery with a variety of fractal modeling methods to describe the nature.
This issue is based on fractal theory. It tries to achieve three-dimensional modeling
of waves, clouds and flame by analyzing their specific characteristics patterns, with the
use of fractal Brownian motion and particle systems in the fractal theory.
According to the natural characteristics of the waves, the essay structures
three-dimensional stationary wave method based on the stochastic point displacement
method i