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《东北师范大学》 2008年
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基于粒子系统的烟花仿真与实现

王红霞  
【摘要】: 随着计算机图形技术的飞速发展,计算机图形学已经成为了快速、经济地生成图形,处理图形的有力工具。用计算机生成真实感图形一直是计算机图形学中最具有挑战性的研究方向之一,其中,不规则物体的建模是该领域的研究重点和难点。在不规则物体建模方法中,粒子系统方法被公认为是最成功一种图形生成算法之一,并得到了深入的研究和广泛的应用。基于细胞自动机的模型,其机构比较简单,单组和效果复杂,变化规则可以通过布尔运算来表示,从而节省了内存,提高了速度,有利于云团、气流的简单场景的模拟。 生成客观世界真实感图形的关键是建立恰当的模型。在虚拟环境中,有一类不规则物体,即特殊效果(如烟雾、火焰、碎片等),它们具有不光滑性、不确定性、不规则性以及运动变化性,而且这种变化是极其复杂、混乱的,并受到周围环境的影响,不可能精确的描述它们,对它们的研究十分困难。然而这些效果却是某些虚拟场景(如虚拟战场)中必不可少的组成部分,因此对不规则运动物体的建模理论及其真实感图形生成算法的研究成为计算机图形学中的难点之一。尽管如此,在对不规则物体的研究上,国内外学者一直在努力探索,并取得了一些成果。 自然景物的模拟是一个不断逼近真实视觉效果的过程。所谓真实效果,就是要在计算机上模拟真实景物存在的环境因素,最重要的是景物在自然环境中的受力分析,从最基本的重力影响,到环境中的风力、温度、空气的浮力等等对景物的运动效果都会产生至关重要的影响。本次研究,采用粒子系统方法模拟烟花在自然环境中绽放的效果,在粒子运动过程中,考虑烟花燃放过程中的风力、空气浮力、温度对烟花效果的影响,根据牛顿第二定律,模拟烟花粒子在综合力场中的运动,建立综合力场中烟花粒子的运动模型,并将其在计算机上实现。产生的烟花效果随风力、温度的不同而发生变化,仿真效果更加生动逼真。 自然景物的生成与模拟一直是计算机图形学和动画研究中的热门课题,其中烟花等的模拟更具有挑战性。粒子系统方法具有良好的随机性和动态性,是动画研究中的有力工具。细胞自动机固有的组成单元的简单性,单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性,并表现出复杂的全局特性等特点,因此,研究利用细胞自动机与粒子系统相结合的方法对自然景物进行动态模拟,有着重要的科学意义和广泛的应用前景。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.9

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 罗燕;基于分形理论的墨竹画的计算机仿真研究与实现[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 黄筱;基于OpenGL的三维可视化技术研究[D];长安大学;2011年
2 李连彬;图形引擎若干问题研究[D];吉林大学;2010年
3 张妍妍;烟花粒子系统模型的设计与实现[D];安徽大学;2010年
4 余洋;基于粒子系统的爆炸效果模拟[D];安徽大学;2010年
5 郭崇双;基于粒子系统的人群交互式烟花系统仿真与实现[D];东北大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 乔木;基于OpenGL的虚拟场景建模技术的研究[D];郑州大学;2005年
2 孟宪增;细胞自动机在密码学中的应用研究[D];国防科学技术大学;2005年
3 张帆;虚拟场景中的自然景物模拟[D];南京理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 张雪兰;申华;;虚拟战场中车尾扬尘的实时仿真方法[J];火力与指挥控制;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王定华;康凤举;华翔;;气幕弹视景仿真技术研究与实现[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
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3 马艳;唐旭东;庞永杰;;潜水器视景仿真研究与实现[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
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8 关克平;陈锦标;施朝健;;基于Creator和Vega的航海模拟器三维视景系统开发[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
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10 张欣;武志强;刘炜;刘嵩;杜书侠;;虚拟战场中粒子系统的优化方法研究[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
2 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
3 冯新敏;基于元胞自动机的三维复杂槽型车刀片设计及其断屑研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 徐江斌;基于气象数据的云景真实感模拟技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 尹勇;分布式航海仿真系统中视景实时生成算法的研究[D];大连海事大学;2001年
6 苏虎;分布式列车仿真系统中视景实时生成算法的研究[D];西南交通大学;2002年
7 周丽琨;虚拟现实系统中不规则形体的几何表现[D];武汉理工大学;2003年
8 王林旭;虚拟战场中特殊效果生成和实体模型简化技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
9 刘金鹏;虚拟现实系统中的物理建模和行为属性问题研究[D];武汉理工大学;2004年
10 陈蕾;粒子系统理论及其在飞行模拟器实时视景仿真中的应用研究[D];吉林大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 王伟伟;基于粒子系统的矿井瓦斯爆炸的模拟与研究[D];山东科技大学;2010年
3 王朝娜;基于Multigen Creator/Vega的大型平移式喷灌机虚拟试验研究[D];山东农业大学;2010年
4 葛秘蕾;基于云理论的图像分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 温乃峰;舰船综合体模型控制视景仿真的研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 苏博川;基于最小一乘法的图形变换[D];大连理工大学;2008年
8 付浩生;交互式海洋动漫平台场景特效制作[D];中国海洋大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 周红军,王选科;虚拟现实系统概述[J];航空计算技术;2005年01期
3 贺日兴;李家龙;董红路;张舒;易伟程;张皓;;三维可视化技术及其在警务实战领域的潜在应用[J];警察技术;2007年03期
4 赵姝颖,佟国峰;讲座之四:机器人视觉子系统[J];机器人技术与应用;2000年02期
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8 周瓒;梁晓辉;;一种三维燃烧和爆炸特殊效果的建模和管理方法[J];计算机工程与应用;2006年12期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张锡哲;距离比值迭代分形及复迭代函数系统的研究[D];吉林大学;2006年
2 周永霞;基于物理的烟雾动画研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 张帆;虚拟场景中的自然景物模拟[D];南京理工大学;2006年
7 王继州;基于改进的粒子系统的火焰模拟[D];江南大学;2007年
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9 钟坚成;实时渲染中HDR技术的研究与应用[D];浙江大学;2008年
10 石磊;基于粒子系统的瀑布模拟与实现[D];东北师范大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 蒋道琛;基于粒子系统的虚拟战场环境模拟[D];安徽大学;2012年
2 吴国宝;基于粒子系统的动态景物模拟[D];安徽大学;2012年
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5 颜亮;移动平台中基于XNA的3D碰撞检测的研究与应用[D];成都理工大学;2012年
6 吕憧憬;基于海陆一体化平台的海上溢油实时动态可视化研究与设计[D];中国海洋大学;2012年
7 庄秀萍;基于OpenGL的球体碰撞虚拟仿真系统的设计与实现[D];东北师范大学;2012年
8 蔡燕燕;分形几何在服装图案设计中的研究与应用[D];上海工程技术大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 张芹;吴慧中;张健;;基于粒子系统的建模方法研究[J];计算机科学;2003年08期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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2 赵友兵;面向网格基于Java的交互式可视化系统GVis研究与实现[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 周永霞;高精度格式三维粘性不可压缩流场求解[D];浙江大学;2002年
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张芹,谢隽毅,吴慧中,张正军;火焰、烟、云等不规则物体的建模方法研究综述[J];中国图象图形学报;2000年03期
3 汪继文;金余峰;苏守宝;谢安兵;;基于粒子系统和音频系统的烟花模拟[J];计算机应用与软件;2009年07期
4 尹星云;胡长俊;;基于OpenGL的烟花粒子系统设计[J];电脑开发与应用;2006年07期
5 丁纪云,陈利平,李思昆;基于OpenGL的烟花动态模拟方法的研究与实现[J];计算机工程;2002年04期
6 徐华勋;赵龙;肖全初;;云的动态实时仿真技术研究与实现[J];计算机仿真;2006年07期
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8 顾静,帅典勋;高阶细胞自动机新的数据压缩方法[J];华东理工大学学报;2000年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 林馥盛;16.8万发烟花将辉映鮀城[N];汕头日报;2007年
5 本报记者  史晓菲;西方圣诞夜空可能罕见中国烟花[N];消费日报;2006年
6 罗宇凡胡锦武;中国烟花企业遭遇冰冷夏天[N];经济参考报;2008年
7 本报记者 彭燮;别让烟花变泪花[N];中国质量报;2005年
8 曾庆祝;为数码相片制造烟花[N];中国电脑教育报;2003年
9 记者 黄航彬 张钊;春节城区禁放烟花失控[N];重庆商报;2005年
10 曾国帆;为数码相片制造烟花[N];江苏经济报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈蕾;粒子系统理论及其在飞行模拟器实时视景仿真中的应用研究[D];吉林大学;2004年
2 吴献;基于物理模型的实时水波动画[D];中国科学技术大学;2009年
3 王合闯;太阳风系统仿真与关键技术研究[D];成都理工大学;2012年
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5 张芹;不规则模糊物体建模理论及其在虚拟战场中的应用研究[D];南京理工大学;2002年
6 张晓岩;最小全一问题的解及其算法的研究[D];南开大学;2006年
7 杨荣;一维非弹性粒子系统中的动力学研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 刁元波;复杂网络理论和细胞自动机在生物信息学中的应用研究[D];四川大学;2007年
9 米波;几类复杂动力学系统的密码分析与设计[D];重庆大学;2009年
10 周丽琨;虚拟现实系统中不规则形体的几何表现[D];武汉理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王红霞;基于粒子系统的烟花仿真与实现[D];东北师范大学;2008年
2 葛芳;不规则物体烟花、水波的模拟[D];安徽大学;2010年
3 宋刚;基于粒子系统的风场火焰模拟[D];青岛大学;2007年
4 初晓;基于粒子系统的实时烟雾模拟与实现[D];东北师范大学;2008年
5 朱军;战术条件下分布式虚拟战场环境的构建[D];大连理工大学;2005年
6 胡文平;基于粒子系统的形状动态烟花模拟[D];安徽大学;2011年
7 彭艳莹;基于粒子系统的内燃机燃烧可视化研究[D];浙江大学;2003年
8 李露;塔式起重机模拟器场景中特效技术的研究与实现[D];武汉理工大学;2011年
9 郭崇双;基于粒子系统的人群交互式烟花系统仿真与实现[D];东北大学;2009年
10 张小辉;虚拟交通场景中的雨雪仿真[D];西南交通大学;2010年
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