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基于粒子系统的喷泉模拟

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        本文基于OpenGL 图形库提出的粒子系统编程思想,实现了对爆发的喷泉现象 的模拟。 这是通过利用粒子系统的简单体素和复杂物体行为可以有机结合,比较容易实现以及粒子简单,易于显示,而且显示效率较高等优点实现的。粒子系统就是用大量的简单图元来表示某个物体,高性能的粒子系统可以真实地模拟出一些虚拟场景。由于一个粒子系统中有多种类型的子系统,每个子系统又由大量的粒子组成,高效地管理大量的粒子以及计算大量粒子的实时参数是一个难点,本文提出了使用面向对象的方法来实现一个粒子系统,结合提出以线元为基本造型单位并基于动力学原理模拟喷泉的运动轨迹的思想, 并采用了逐渐淡化融合的方法模拟水花的消失过程。实验证明该算法模拟喷泉的运动和外观效果真实, 在普通的PC平台上利用标准图形系统即可获得实时的绘制速度。
        构造可视化系统得建模技术大致可以分为两类:几何建模和行为建模。几何建模处理物体的几何合形状的表示,研究图形数据结构等基本问题;行为建模处理物体运动和行为的描述。
粒子系统是一种过程模型,即利用各种计算机过程生成模型各个体素的建模技术。许多过程模型是基于物理或生理的行为,并将几何建模与行为建模统一起来。
过程建模的主要优点是:
① 采用精确的物理模型,增强了物体的真实感。
② 模型包含了几何和行为,几何反映了行为。
③ 若存在有效的物理或生理模型,则物体的行为建模变得十分简单,只要实现当前的几何模型即可。
过程模型的主要缺点是:
① 当找不到有效的物理或生理模型时,不仅要实现几何模型,还要实现其行为模型。
② 物理模型往往要求解微分方程组,消耗客观的计算资源,从而影响实时性。
 

Tags:模拟

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