基于新分布域和叠加纹理的飘雪模拟

针对传统的基于粒子系统的飘雪模拟中,粒子数量大、实时性差,且造成很多视线之外不可见粒子的资源浪费等不足,提出了一种基于新分布域和叠加纹理的飘雪模拟方法.在分布域的优化上,采用新的层次分布域来产生粒子,同时引入了叠加纹理的概念,并结合LOD技术,对不同LOD层次上的粒子采用不同的叠加纹理,最后在粒子消亡的判断条件上采用了局部判断的新算法.该方法在不影响真实感的情况下减少了计算量,有效提高了虚拟场景中飘雪模拟的逼真度和实时性.     

基于粒子系统与LOD技术的实时雨雪效果模拟

在虚拟场景中加入雨雪的效果可以大大增加虚拟现实的真实性.粒子系统是模拟雨雪效果的有效方法,但是数量众多的粒子却增加了场景中的顶点数目,给仿真增添了许多困难.通过对粒子系统与LOD技术的深入研究,提出了一种新的应用于大规模场景的雨雪模拟实时算法.该算法的基本思想是结合粒子系统,根据人体视觉深度原理,采用LOD技术,根据粒子与观测点的距离对雨雪的密度进行分级,并对粒子发射器进行优化,提高粒子的利用效率,达到高效仿真的效果.     

大规模雪场景的实时绘制

大规模雪场景的真实感实时绘制在虚拟现实、雪灾的预防和救援、军事仿真及游戏设计等领域有着广泛的应用价值,但现有方法难以同时生成大规模动态雪场景的积雪及飘雪效果.为此提出并实现了一种交互式大规模雪场景建模与实时绘制的新方法.为了精细地模拟场景的积雪效果,提出一种基于视点的自适应降雪遮挡图模型,能在实时更新地物的遮挡关系的同时大大减少大规模雪场景中积雪的计算量,并提高了计算精度;对于场景的飘雪,采用一种基于视点的雪粒子分层建模技术来减少雪粒子数量,将视点变换及降雪粒子系统移至GPU中进行加速计算;采用动态多旋转纹理来模拟飘落雪花的形状以增加其真实感;采用几何与纹理混合绘制的方式来减少大场景的复杂度.最终成功地实现了野外和城市两个大规模雪场景的实时漫游,在场景中可看到压雪累累的树枝雪挂景象及轿车上厚厚积雪等冬天美景.     

基于GPU粒子系统的大规模雨雪场景实时模拟

基于粒子系统的雨雪模拟大幅提高了三维场景的真实感,但传统的基于中央处理(CPU)的粒子系统的渲染效率难以达到在大规模场景中进行雨雪渲染的要求.为此,提出了一种基于GPU的粒子系统来渲染雨雪场景的算法.该算法在视点前的一个固定区域内产生和绘制粒子,在顶点着色器中进行粒子属性的更新,在几何着色器中将粒子从点扩展为矩形,并对每一帧中的粒子的属性进行缓存处理,保证了粒子属性更新的连续性.此外,采用多幅雪花纹理与粒子随机组合,使雪花效果符合多样性和随机性.实验结果表明,该算法能在大规模场景中进行雨雪效果的实时渲染,并有较高的真实感.     

基于GPU粒子系统的大规模场景高效雨雪实时模拟

粒子系统实现的雨雪效果能有效增强三维场景的真实感,传统基于中央处理器（CPU）运算模拟的粒子系统占用了大量CPU运算时间,难以达到实时模拟的要求。为此提出了一种基于图形处理器的（GPU）运算的粒子系统来模拟的雨雪场景。该方法通过在GPU中重复使用消亡粒子在视点坐标系内生成新粒子,并在几何着色器中将粒子的点坐标转换为矩形坐标,将CPU从复杂庞大的几何运算中解放出来,从而大幅增加了场景绘制的微粒数,使雨雪场景模拟的实时性和逼真度得到增强。     

基于粒子系统的三维场地降雨实时模拟

粒子系统是实时模拟三维地形场景中具有真实感的降雨情景的一种有效方法。本文基于粒子系统的基本原理分析并提出了适用的雨粒子系统和雨粒子的属性，采用了把雨粒子产生区域定义为一个视图体顶部的外接长方体、用象素点和直线作为雨粒子的形状、降落过程的重力作用模拟、用粒子组实现雨粒子的连续补充和雨粒子的降落高度检测等新的方法及算法。试验结果表明，该方法能有效地再现三维地形环境场景中的降雨景象，在满足实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感，具有一定的实用价值。     

3d游戏场景中实时火焰的探究

在3d游戏场景中有效模拟实时火焰主要应用真实感图形学知识以及粒子系统方法,文中详细讨论了如何进行动态火焰有效模拟,通过对火焰粒子速度以及动态效果进行建模以及对火焰颜色变化等情况进行建模来实现实时火焰有效模拟,利用关键帧技术以及自定义粒子发射器实现3d游戏场景中实时火焰的有效模拟.     

粒子系统在虚拟校园中的应用研究

为了增强虚拟校园漫游系统的逼真程度,在分析粒子系统基本原理的基础上,利用视景仿真工具Vega特效模块中的自定义粒子系统功能,在虚拟校园中实时的模拟出雨雪特效.通过对粒子系统中雨雪粒子模型的属性分析,模拟出不同程度大小的雨雪效果,使用户能在不同天气环境下实现校园漫游,从而大大提高了虚拟校园三维场景的真实感.实验结果表明,基于粒子系统和Vega的雨雪模拟,能够有效应用到虚拟场景中,并且使其具有交互性好、真实感强的特点.     

基于粒子系统和Vega的实时雨雪模拟

在分析粒子系统实现原理的基础上,基于Vega提出了一种在大型场景漫游系统中实时模拟雨、雪的方法.基本思想是基于Vega特效模块粒子属性的设置,采用一种始终面向视点的多边形来表示雨、雪粒子模型.试验结果表明,该方法交互性强,能够有效地再现三维场景中的降雨、降雪景象,在实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感.     

基于层次分布域和粒子旋转的降雪模拟 *

传统降雪场景的模拟往往由于粒子数量的巨大而降低实时性。针对这一问题 ,在粒子系统的基础上采用梯形层次分布域来发射粒子 ,减少了不可见粒子的浪费 ;同时用伪粒子系统来体现粒子的旋转并引入了层叠纹理的方法来增加逼真度 ,在粒子的消亡条件判断上 ,采用部分判断的算法来提高实时性。实验表明 ,该方法能实时高效地绘制出较为真实的降雪现象。     

基于物理动力学的烟雾建模与渲染

为了提高三维场景中烟雾模拟的真实性,以粒子系统为基础,对烟雾的运动模型与渲染方法进行了研究.为模拟烟雾扩散特性,提出预定义扩散范围的方法来近似控制烟雾的整体扩散区域,并通过线性增大粒子半径来模拟烟雾粒子的自身扩散.在烟雾运动过程中,基于动力学原理,建立了一种较准确的烟雾运动模型,并分析了烟雾粒子扩散过程中风对粒子的影响.在渲染时,为避免传统粒子系统渲染出的颜色过于平滑,利用图形处理器可编程特性,引入法线贴图计算粒子表面的散射光叠加到粒子本身颜色上,增加了烟雾的层次感和颗粒感.实验结果表明,该实现方法粒子运动更加真实,视觉效果更加逼真.     

基于3D GameStudio的粒子系统设计与应用

随着虚拟现实技术和计算机技术的发展,运用粒子系统来模拟动态的复杂实体和自然现象越来越受到人们的关注。基于3DGS（3D GameStudio）即3D游戏著名游戏工具软件,设计了几种实时的粒子系统。介绍了粒子系统的实现方法,包括粒子的属性定义以及粒子生命周期控制等特性。在该系统中举例分析了火焰和雨雪几种实体的特点,运用3DGS中自带的脚本编写工具Lite-C实现了其粒子效果的模拟。实验表明基于3DGS的粒子系统实现简单且对复杂的动态实体和自然现象都能够达到很好的仿真效果。     

基于纹理映射和粒子系统的三维喷泉实时模拟

将纹理映射和粒子系统理论相结合,给出一种基于粒子系统的喷泉系统模型,同时分析模型中粒子的属性及其变化,加入风力和阻力等粒子属性,绘制三维喷泉系统,实现粒子在复杂受力情况下的实时动态模拟.实验结果表明,该方法不仅有效地保证了图像的真实感,而且提高了系统的灵活性和实时性.     

虚拟场景中的实时降雪模拟

降雪是一种重要的自然现象,对降雪的模拟可以大大提高虚拟场景的逼真度。文中在分析粒子系统建模方法的基础上,给出了一种雪粒子模型,该模型对雪的物理模型进行了适当简化:通过控制雪粒子的大小、形状、密度(数量)来实现雪强度的模拟;通过控制雪粒子的运动来模拟风对雪的影响,并对雪粒子的产生域进行了讨论,使其满足视点运动的要求。实践表明,该粒子系统模型可在复杂的三维场景中实时地模拟降雪现象,仿真效果逼真。     

基于OGRE粒子系统的下雨效果模拟

虚拟现实系统中,虚拟场景的构建是非常重要的研究课题。为了使虚拟场景更加接近于现实生活中的自然景物,在场景中要模拟诸如云、雨、雪、烟雾等自然现象,这些自然景物的模拟直接关系到虚拟现实系统中人机界面的构成,也更直接影响到该系统整体功能的实现。为了实现对雨天的模拟,通过对OGRE粒子系统原理以及粒子脚本语言和材质脚本语言的分析,提出一种基于OGRE粒子系统的雨天模拟方法,在该图像渲染引擎下实现了下雨天的效果。     

一种真实感雪场景模拟方法

探讨已有降雪和积雪模拟方法,针对粒子系统难以同时兼得真实性与实时性的问题,提出一种真实感较强的雪场景实时绘制算法。算法用矩形基本粒子进行纹理叠加映射来建模雪粒子,用温度调节控制雪粒子大小及雪密度大小,归一化生命周期并用于颜色混合。飘雪阶段,引入层次细节(LOD)技术,根据雪粒子真实受力特点模仿其运动过程,并将其受力全面综合考虑并简化,提高降雪模拟效果真实度,并降低计算复杂度。积雪阶段,获取场景模型暴露面及其高度场,以暴露面中点的高度及其点坐标为基础,得到雪粒子落地位置,进而模拟积雪高度变化效果;将整个地面作为地面雪粒子发射器,模拟积雪融化效果,提高真实性。     

虚拟场景中的实时降雪模拟

降雪是一种重要的自然现象，对降雪的模拟可以大大提高虚拟场景的逼真度。文中在分析粒子系统建模方法的基础上，给出了一种雪粒子模型，该模型对雪的物理模型进行了适当简化：通过控制雪粒子的大小、形状、密度（数量）来实现雪强度的模拟；通过控制雪粒子的运动来模拟风对雪的影响，并对雪粒子的产生域进行了讨论，使其满足视点运动的要求。实践表明，该粒子系统模型可在复杂的三维场景中实时地模拟降雪现象，仿真效果逼真。     

动画烟雾动态模拟算法研究

随着计算机动画技术的发展,烟雾等自然场景的动态模拟在仿真虚拟研究中占有越来越重要的地位.对各种计算机生成动画烟雾的模拟、动态控制等算法技术进行了深入研究,在总结相关算法技术的基础上,利用粒子系统作为基于物理规律的模拟,采用平滑粒子动力学(SPH)模型,将姻雾建模为102～103数量级个数的平滑粒子,并根据粒子密度推导出粒子受到的扩散力,将关于外力的物理参数直接定义在烟的粒子上,提出了动画中烟雾的实时动态模拟算法和模拟步骤.     

3D游戏场景中的火焰效果的真实模拟

在3D游戏场景中我们通常利用真实感图形学的知识,模拟具有随机过程的自然场景。粒子系统是此类应用的重要实现途径。本文在基础粒子系统的框架上进行改进,对动态火焰进行模拟。对火焰粒子的速度,动态效果和颜色变化等物理现象进行建模,采用关键帧技术和自定义粒子发射器,真实地模拟了3D游戏场景中的动态火焰效果。     

基于Vega Prime的灭火飞机投水特效模拟

为了模拟某型灭火飞机的投水特效,主要研究了基于粒子系统的投水特效.首先阐述了Vega Prime特殊效果模块中粒子系统的基本原理,然后采用面向视点的多边形来表示水粒子,通过具体设置粒子系统中粒子的颜色、透明度、大小、纹理、速度和位置等属性,逼真的模拟了飞机的投水特效.在模拟的过程中,将环境影响因素考虑进去,使用Vega Prime的API函数实现投水特效的实时性,同时将飞机坐标系中的速度转换到渲染的场景坐标系中,实现了投水特效随着飞机运动的效果.实践证明,使用粒子系统模拟飞机的投水特效,使三维真实感更强.