粒子系统在雨景仿真中的研究和应用

由于自然现象的不规则性,真实地对自然现象仿真是有难度的,本文详细的介绍了粒子系统的相关内容,并以雨滴粒子为例,系统的介绍了粒子系统在雨景仿真中的应用,通过分析模型中雨粒子的属性及其变化,结合Opengl技术对雨滴的下落做出了逼真的模拟。

S in e& Te h oo y V s n ce c c n l g ii o

21年 9 02月第 2期 6

科技视界

项目与课题

粒子系统在雨景仿真中的研究和应用端木利亚马原龙董波袁清清

(河南师范大学计算机与信息技术学院河南新乡 4 3 0 ) 5 0 7【要】摘由于自然现象的不规则性，真实地对自然现象仿真是有难度的，本文详细的介绍了粒子系统的相关内容，并以雨滴粒子为例，系统的介绍了粒子系统在雨景仿真中的应用，通过分析模型中雨粒子的属性及其变化，结合% eg技术对雨滴的 nl下落做出了逼真的模拟

【关键词】虚拟现实；系统；粒子雨景仿真；pnl O egPa t l si e Ra n o e S mu a i n o n s a e S se Re e r h a d Th p ia in r i e Th i fTh i l t fLa d c p y t m s a c n e Ap l t c n o c o

DU N U L - a M A Y a -o g DON B Y N Qig qn A M iy u n ln G o UA I— ig l ( e a r l iesy Istt f o ue ce c n eh ooy Xixa gHe a 4 3 0, hn ) H n nNoma Unvri tueo mp tr inea dT c n lg, n in n n,5 0 7 C ia t ni C S

【 bt c]eas o nt a peo eo r u r e t l t nt a peo eo iu tnid i l ts ae ir A s atBcue f a r hnm nnie l i s ry o a r hnm nns li ic t h prn o r ul r g at, u u l i m ao s f u, ip t—d c d t e p ril y t m ea e o t n, n o ri sa x mp e o ep r ce s se si t d c d i e r i a t l y tm f u e h at e s se r lt d c n e t a d t a n a n e a l ft a t l y tms i nr u e n t an p r ce s se o c h i o h i t e smu ai n o n s a e a p iai n t r u h t e a ay i d l e p o et n t c a g o tri g p r ce, o ie i h i lt fl d c p p

l t, h g n l ssmo e t rp r a d i h n e c sa r a t ls c mb n d w t o a c o o h f o h y s n i h

Op n l e h oo y o e w e e b u so i d e l t i lt n e g c n l g n t h r a o t f a n ma e ar a i i smu ai . t h r sc o

【 e od]iule i;aie y e Ri see iu tnO eg K yw rsVr ar l Pr l s t t at t s m;a u m l o;pnl y c nc s a i

0前言逼真的模拟自然景物是计算机图形学具有挑战性的一个课题，其主要原因是自然景物具有随机变化的形状，造型

必要的设备以一种自然的方式与虚拟环境中的物体进行交

互作用，而获得一种身临其境的感受和体验。从 在虚拟现实技术研究和发展的过程中，其具有三个“” I的特性：①交￣ ( t at n;想象( g ai )③沉浸 I e— I e ci )② nr o I i t n; ma n o mm rs n。 i) o

相对困难以及其表面包含的丰富细节。目前，已经有较多的算法和理论对不规则物体的模拟， JSam和 E gn Fu 如 otr ue e i me建立的紊流模型； SE e等提出的用定义实体纹理的方法 D. b r . t来表示气体及其运动 .并通过变化纹理参数实现动画等。这其中被认为模拟不规则模糊物体最为成功的一种图形生成算法当数 R ee的粒子系统理论， ev s它具有良好的动态性和随机性，能够逼真地模拟动态景物。因此，对粒子系统方法模拟

2粒子系统目前最常使用的过程模型有如下三类：①基于过程的纹

理模型；②基于分形理论的算法模型；③基于动态随机生长原理的算法模型。这其中基于动态随机生长原理的算法模型当中是以 R ee提出的粒子系统为代表 . evs粒子系统是迄今为止被认为是模拟不规则物体最为成功的一种图形生成算法。

自然景物方法的研究 .有着重要的科学意义和广阔的应用前景。

21粒子系统简介 .用大量的、具有一定生命的粒子图元来描述自然界不规则的模糊景物是粒子系统模型的基本思想。粒子系统中的粒

1虚拟现实 虚拟现实( R, iu ely, V Vr a R ai)又称做虚拟环境(E, i tl t V

Vr -

t nin et是一种逼真的集合了视、、的计算机 u Ev om n, l a r )听触觉生成环境，从本质上说。就是一种先进的 A I用户可以借助 P,

子在任一时刻都具有随机的形状、颜色、小、明度、大透运动速度和运动方向等属性，并伴随着时间的推移其相应属性发生变化。粒子在系统内部要经过“产生”“、活动”死亡”和“三

※基金项目：河南师范大学大学生创新性实验计划资助国家级项目(0 0 7 0 )项目名称是基于粒子系统的雨景仿真。 1 146 8, 作者简介：端木利亚 (9 o .,河南焦作人， 1 9 _ )女，学生，本科。 马原龙 (9 9 -,河南焦作人， 18 . )男，学生，本科。 董波(9 9 )男，南安阳人， 18一，河学生，本科。

袁清清(9 9 )女，南洛阳人， 18 _,河学生，。本科

2 I。科技视界 s Nc c E E&T c E HN。L Y s。N。G V