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基于粒子系统的形状动态烟花模拟

作　者: 胡文平
导　师: 汪继文
学　校: 安徽大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: OpenGL 粒子系统地形处理探测仪纹理映射 8字烟花三叶玫瑰
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

三维动画模拟是计算机图形学发展的一个重要分支,在计算机动画模拟领域中,对无规则模糊物体和自然景观的模拟是一项具有挑战性的课题,粒子系统是一种能够有效模拟不规则物体运动的图形生成算法,因其具有灵活性、适应性等特点,被广泛应用在不规则物体运动的模拟中。一方面文章阐述了OpenGL的基本原理,运OpenGL开发工具,主要采用光照技术、地形处理、三维图形组合原理,成功地实现了高空飞行物定位探测仪的动态模拟,在天空和地面构成的背景下,该方法模拟的飞行物定位探测仪有重要的军事理论意义,也体现了OpenGL在粒子系统方法来模拟三维动画中的重要性。另一方面重点叙述了对形状动态烟花的模拟,目前,对指定图形的烟花模拟技术尚未成熟,还需要做更多的研究工作,比如国庆节日里的玫瑰烟花燃放、2008北京奥运会开幕式上形状烟花成为人们关注的焦点；本文讲解了粒子系统的一般原理,烟花粒子系统的理论模型和燃放原理进做了进一步的研究,对传统的烟花模拟模型进行了改进,运用粒子系统模拟方法,基于VC++和OpenGL开发平台,设计并实现了8字动态烟花模拟和三叶玫瑰动态烟花模拟；形状动态烟花模拟的核心技术是控制烟花粒子的运动轨迹,依据高等数学理论中函数参数方程,得到烟花爆炸后的烟花小粒子在空中呈现理论上的函数图形,伴随时间的不断推移和烟花粒子的运动,爆炸后产生的动态烟花小粒子的大小、变换颜色、空间位置、形状不断更新,当烟花小粒子的颜色与夜色背景颜色相一致时,说明粒子死亡,认为形状动态烟花消失,同时结合OpenGL中色彩混合、纹理映射、显示列表技术处理了色彩背景,进一步提高形状动态烟花模拟的真实感；对实验结果进行了评估与分析,在夜色背景下产生的8字动态烟花、三叶玫瑰动态烟花形态逼真,实时性较好,同时保证了安全生产、减少了经济成本、实用性强,在烟花应用技术领域意义重大。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-12
  1.1 课题的研究背景  8
  1.2 OpenGL的应用价值  8-9
  1.3 粒子系统方法的意义  9-10
  1.4 本文所做的主要工作  10-12
第二章 OpenGL图形开发工具  12-27
  2.1 OpenGL的特点及动画实现原理  12-13
  2.2 OpenGL的基本知识  13-19
    2.2.1 绘制方式  14-15
    2.2.2 显示列表  15-16
    2.2.3 纹理映射  16-17
    2.2.4 色彩混合  17-19
  2.3 常见的OpenGL函数  19
  2.4 基于OpenGL的飞行物定位探测仪动态模拟  19-27
    2.4.1 场景模拟  20-21
    2.4.2 地面生成方法  21-22
    2.4.3 场景的光照技术  22
    2.4.4 图形组合实现原理  22-23
    2.4.5 实验结果分析  23-27
第三章基于粒子系统的模拟方法  27-33
  3.1 粒子系统简述  27-30
    3.1.1 粒子系统基本原理  27-28
    3.1.2 粒子系统的基本特点  28-29
    3.1.3 粒子系统中的粒子属性  29-30
  3.2 粒子系统模拟方法  30-33
    3.2.1 粒子系统的模拟方法的目标  30-31
    3.2.2 粒子系统的模拟方法的作用  31-33
第四章 8字动态烟花模拟  33-41
  4.1 烟花粒子系统模拟模型  33-34
  4.2 建立三维立体直角坐标系  34
  4.3 烟花粒子属性定义  34-35
    4.3.1 烟花粒子的数据结构定义  34-35
    4.3.2 烟花粒子系统的初始化  35
  4.4 动态烟花的模拟过程  35-36
  4.5 动态烟花8字形成关键技术  36-37
  4.6 实验结果评估与分析  37-41
第五章三叶玫瑰动态烟花模拟  41-47
  5.1 三叶玫瑰烟花的数学理论模型  41-42
  5.2 三叶玫瑰烟花的爆炸过程  42-43
  5.3 三叶玫瑰烟花粒子系统  43-44
    5.3.1 烟花粒子颜色变化  43
    5.3.2 烟花粒子的参数定义  43-44
  5.4 三叶玫瑰动态烟花的实现  44-45
  5.5 三叶玫瑰动态烟花实验结果分析  45-47
第六章总结与展望  47-49
  6.1 总结  47
  6.2 展望  47-49
参考文献  49-52
附录图索引  52-53
Appendix Figure Index  53-54
致谢  54-55
攻读硕士学位期间发表的论文  55

基于粒子系统的形状动态烟花模拟

内容摘要

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