基于粒子系统的火焰仿真方法概述

计算机逼真的模拟效果和经济效益是推动计算机图形学在该领域广泛应用的源动力之一,而基于粒子系统的仿真采用粒子原图的对象随机过程的运动表示,真实感强,效果好,是实现计算机图形仿真的最佳方法。该文研究的是粒子系统的火焰仿真,为了增加粒子系统的灵活性,引入空气速度场模拟火苗跃动现象;为了增强绘制的真实感缩短运行时间,结合纹理映射技术,将实际火焰燃烧图片作为纹理进行渲染。在最后生成的火焰动态模型中,火焰真实性和实时性很高,能够达到真实模拟动态火焰的效果。

基于粒子系统的火焰仿真方法概述

本文对计算机图形学领域的不规则物体—火焰建模及模拟方法的研究动态进行了综述性介绍,总结了纹理映射、分形模型、物理过程、扩散过程、粒子系统几个主要方法的特点及使用场合,并详述了基于粒子系统的火焰仿真过程。

基于GPU和物理模型的油田井喷着火仿真

为了实现油田井喷着火仿真,分析了油田井喷着火的特有物理属性,针对传统方法实时性和火喷连续性差,缺乏真实效果,提出利用流体模型和燃烧公式相结合的方法确定油田井喷着火的物理模型,并通过黑体辐射与粒子系统相结合的方法实现火焰的绘制。通过Helmholtz-Hodge分解,分别计算N-S方程的对流项、扩散项、投影项。将GPU应用到火焰的住址和绘制过程中,利用GPU的并行性和可编程性,能够提高N-S方程的求解速度和粒子系统的计算速度,节约计算时间,高效地实现油田井喷着火仿真效果。

基于粒子系统的火箭飞行特效仿真的研究

基于粒子系统的特效仿真是运载火箭飞行可视化仿真中的重要环节。本文针对运载火箭飞行仿真中喷射火焰实时仿真难于实现的问题,对基于粒子系统的火箭喷射火焰动态模拟进行了研究。通过对火箭喷射火焰细节、特点的分析,建立了粒子系统的数据结构。详细介绍了算法的具体细节和关键技术,其中包括粒子的初始化和粒子发射器的初始化、粒子系统的更新。最后利用Billboard技术、OpenGL纹理映射等计算机技术实现了具有较强真实感的火箭飞行喷射火焰的实时仿真。

基于细胞自动机的火焰生成算法

通过细胞自动机方法描述粒子的运动,从而体现气流场的整体扩散特性是一种可变形气流场的仿真方法之一,本文首先将细胞自动机模型引入到火焰现象的仿真中,提出了基于细胞自动机的火焰生成算法,并给出了相应的仿真结果,然后将该算法推广到小块烟雾的生成仿真中,取得了较好的仿真效果。

基于局部力场的粒子系统仿真

粒子系统是迄今为止被认为模拟不规则模糊物体最成功的一种图形生成算法。该文首先是对粒子系统的关键技术及其发展进行简要地论述。然后针对粒子系统的实时性与真实感的问题提出一种局部力场的方法。这种方法的实现并不是让每一个力场都作用于所有粒子,而是让其有一定的作用范围,当粒子进入到这个范围后才受到本力场作用。如此可以减少复杂度,而且能较灵活地实现多种多样的行为效果。最后该文应用这种方法实现了礼花、火焰、烟等几个典型的粒子系统实例,并对实现中的关键技术进行了详细论述。

基于GPU加速的高流速尾焰仿真算法

在空军训练系统等一些特殊应用场景,需要使用由多个计算机组成的计算机组对数十架飞机进行实时虚拟仿真,模拟不同天气环境下战斗机的尾焰特效。战斗机尾焰和普通火焰不同,具有高流速、焰色特殊等特点。传统仿真方法在模拟高流速火焰时会出现撕裂现象,同时仿真需要的粒子数偏高,在模拟大规模战斗机群和其它粒子特效时会造成场景中总粒子数过高,需要较高的显卡性能。为了达到较好的仿真效果,同时降低对硬件的需求,本文提出了一种基于GPU加速的大规模战斗机高速喷射尾焰仿真算法,使用多个绘制管线加速火焰粒子运动计算,采取高斯白噪声来扰动尾焰,最后根据战斗机尾焰燃烧特性设计了热值衰变函数来进一步提高火焰的仿真效果。计算机仿真实验结果验证了本文提出算法的可行性和有效性,在满足真实感的前提下减小了对硬件性能的要求。