烟花粒子系统模型的设计与实现

论文摘要

自从粒子系统的基本原理被提出以后,在计算机图形模拟领域得到了广泛的应用,特别是在利用粒子系统的基本原理来模拟不规则物体的运动过程方面,比如焰火、瀑布、云彩等等的模拟。粒子系统的基本原理是把需要模拟的物体看做许多微小的粒子组成的,这些粒子初始时刻被赋予相应的属性,比如颜色、位置、速度及加速度等等。然后这些粒子随着时间的更新其属性不断的变化,从而形成一幅运动的图片。近年来,国内外的计算机图形学研究者在深入的研究了粒子系统基本原理的基础上,结合其他相关技术,实现了许多不规则物体运动过程的模拟,使得粒子系统原理的应用更加广泛。在不规则物体运动的研究中,自然现象的仿真,比如雨景、雪景、瀑布场景等等,一直是计算机图形学研究者的研究重点和难点。自然现象的仿真最关键的是根据所要模拟的物体建立基本的模型,并且分析所要模拟物体的受力情况,重力、风力、温度等外力的作用都是建模时所需要考虑的外力因素。烟花的燃放作为我们生活中常见的现象,也一直是图形学研究者研究的重点。国内外的研究学者在粒子系统基本原理的基础上,结合3DMax、OGRE、OpenGL纹理映射等相关技术,从不同的角度实现了对烟花的模拟。烟花的模拟被广泛的应用于节日的庆祝活动或者3D游戏的开发中。本篇论文首先阐述了粒子系统的基本原理,分析了粒子系统的研究现状和现有的基于粒子系统建立的烟花模型,并且对比了各种模型的的优势和不足。在深入的分析了粒子系统的基本原理和烟花燃放的运动过程的基础上,建立了基于粒子系统基本原理的烟花模型,同时利用OpenGL纹理映射技术,实现了烟花模型在计算机上的可视化。然后采用了基于粒子系统的基本原理和动力学方程、Visual C++6.0鼠标消息函数、OpenGL纹理填充技术等相结合的方法,对烟花的基本模型进行了改进,讨论了如何在Visual C++6.0提供的可视化集成平台下构建烟花动态模型,实现沿轨迹运动的烟花、用鼠标控制的烟花和图案烟花的过程。最后对本篇论文所建立的烟花模型的实验模拟效果进行了评价,总结了本篇论文的烟花模型的优点和缺点,并且提出了期望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与目标
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的目标
• 1.2 论文的结构与本文的主要工作
• 1.2.1 论文的结构
• 1.2.2 本文的主要工作
• 第二章 理论基础与发展现状
• 2.1 理论基础
• 2.2 粒子系统的发展现状
• 2.3 现有的烟花粒子系统分析
• 第三章 烟花粒子系统模型的建立
• 3.1 烟花粒子模型
• 3.1.1 烟花粒子
• 3.1.2 烟花粒子数量定义
• 3.1.3 烟花粒子的初始化
• 3.2 烟花粒子运动模型
• 3.3 烟花粒子的消亡
• 第四章 烟花粒子系统的改进
• 4.1 沿轨迹运动烟花的设计与实现
• 4.2 用鼠标控制烟花绽放的位置
• 4.3 图案烟花的设计与实现
• 第五章 实验设计与编码实现
• 5.1 开发语言与开发环境
• 5.1.1 Visual C++6.0
• 5.1.2 OpenGL
• 5.2 关键技术与设计思路
• 5.2.1 OpenGL相关技术
• 5.2.2 改进的烟花模型的关键思路与技术
• 5.3 编码实现
• 5.3.1 烟花基本模型的编码实现
• 5.3.2 轨迹烟花的编码实现
• 5.3.3 用鼠标控制的烟花的编码实现
• 5.3.4 图案烟花的编码实现
• 第六章 效果评价与应用
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况
• 附录A
• 附录B