基于粒子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)虛擬噴泉模擬.pdf

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)是計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)極為重要的研究學(xué)科。其中，動(dòng)態(tài)景物的模擬是計(jì)算機(jī)真實(shí)感領(lǐng)域和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的熱門研究課題，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值，如動(dòng)漫、3D游戲、地理勘探、電影廣告、建筑設(shè)計(jì)等各種領(lǐng)域。近年來(lái)，自然景物的模擬漸漸成為動(dòng)態(tài)景物研究的熱點(diǎn)。但大部分的自然景物具有復(fù)雜的形態(tài)和不規(guī)律的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如湍流的瀑布、綻放的煙花、波動(dòng)的海浪以及水花四濺的噴泉等。由于這些不規(guī)則的動(dòng)態(tài)景物難以用傳統(tǒng)建模的方法實(shí)現(xiàn)，因此如何模擬動(dòng)態(tài)景物是極具挑戰(zhàn)

2、性的課題。
　　粒子系統(tǒng)是公認(rèn)的用來(lái)模擬動(dòng)態(tài)不規(guī)則景物最好的方法。本文以三維噴泉為模擬對(duì)象，以通用性和靈活性為出發(fā)點(diǎn)，基于粒子系統(tǒng)理論的基本思想，提出了依據(jù)景物特征構(gòu)建其三維抽象模型的方法。
　　首先，本文系統(tǒng)闡述了動(dòng)態(tài)自然景物模擬的背景及研究的重要性，給出了研究的目的和意義，并指出本文研究的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)。然后，綜述性介紹粒子系統(tǒng)的一些理論和相關(guān)技術(shù)。
　　其次，分析噴泉運(yùn)動(dòng)形態(tài)，提出用粒子系統(tǒng)模擬虛擬噴泉的方案，

3、并定義噴泉粒子的初始屬性、動(dòng)態(tài)屬性及材質(zhì)，引入外界干擾因素如風(fēng)力和重力的影響，完成噴泉從噴出到下落的整個(gè)拋物線運(yùn)動(dòng)過程。
　　接著，分析噴泉噴池外觀形態(tài)，提出NURBS建模中的CV曲線方式生成噴池模型，并引入碰撞機(jī)制完成噴泉粒子與噴池碰撞后的粒子再生運(yùn)動(dòng)，增加畫面真實(shí)感。提出等參線補(bǔ)缺方法快速解決邊緣不連接問題。對(duì)比四邊形繪制，提出線性繪制方式繪制粒子的運(yùn)動(dòng)過程，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。用相位移位技術(shù)和湍流場(chǎng)繪制水面波動(dòng)的效果，增加場(chǎng)景沉