[发明专利]一种粒子特效的可视化合成系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，尤其涉及一种粒子特效的可视化合成系统及方法。

背景技术

粒子特效是为模拟现实中的水、火、雾、气等效果由各种三维软件开发的制作模块，是将无数的单个粒子组合使其呈现出固定形态，借由控制器，脚本来控制其整体或单个的运动，模拟出现真实的效果。粒子系统作为虚拟现实技术中的一个重要分支，能够很好的模拟不规则的自然运动，充分表现出模糊物体运动的随机性。粒子系统的实现出现了各种不同的方法。从最开始一种算法模拟一种自然运动，到后来的粒子属性参数法，其应用越来越广泛，效果也越来越逼真。从最开始科幻电影中的特效渲染，到现在的电脑游戏场景设置，粒子系统为我们的工作和生活带来了更多视觉上的享受。

然而，如果每需要模拟一种自然景观，就去研究一种粒子系统的实现算法，必定耗时耗力，其灵活性和扩展性都受到了一定的限制，相应的也会增加实现的成本。而粒子属性参数设置法，虽然在一定程度上实现了扩展，能够通过一个系统实现多种粒子特效。但是其运动变化轨迹控制不够灵活，在真实性上略显不足，不能满足人们对于虚拟现实的要求。

另外，当前对于粒子系统的研究要么是学者自己实现一种算法，模拟一种自然运动，要么是设置几项粒子属性，通过参数设置控制粒子的运动。很少能够满足用户自己实现复杂粒子特效的需求。即粒子系统实现的主动权没有交到用户手中。因此，本文总结以往粒子系统研究的经验，致力于实现一种真实通用的粒子系统，能够根据用户的需求实时渲染出复杂多变的自然场景。

发明内容

针对现有技术中实现粒子特效的特例法效率低下，粒子属性参数设置法又真实性上略显不足的技术问题，本发明提供了一种粒子特效的可视化合成系统及方法。

本发明的技术方案如下：

一种粒子特效的可视化合成方法，其具体包含以下步骤：

步骤1，粒子模型部件根据粒子特效效果特征，建立粒子特效的几何模型；然后建立初等特效模型，并将初等特效模型的各个参数写入参数缓存表，创建实体-模型参数对照表；

步骤2，粒子模型部件将步骤1中的几何模型网格化，建立基于网格的粒子模型，并将基于网格的粒子模型发送给矩阵转换部件； 

步骤3，矩阵转换部件接受基于网格的粒子模型，矩阵转换部件对基于网格的粒子模型进行矩阵转化，形成网格-矩阵模型，并把网格-矩阵模型交予可视化配置部件；

步骤4，可视化配置部件接受网格-矩阵模型，可视化配置部件的虚拟渲染模块响应，划分虚拟渲染执行区，执行渲染； 

步骤5，虚拟渲染执行模块执行渲染，激活动态监控部件，建立监视器对象，监视粒子数据缓冲池，动态监测数据变化； 

步骤6，特效合成部件同时设置时序同步器，实现特效合成。

优选地，上述建立粒子特效的几何模型具体为利用线框建模方法建立一个面包围的封闭空间，形成正则形体。

优选地，上述初等特效模型利用表面建模方法中的组合曲面建立。

优选地，上述方法还包括建立渲染堆对象，然后遍历实体-模型参数对照表，对粒子模型矩阵中每个单元的粒子对象属性进行初始化，形成初始渲染对象；最后渲染堆扫描区域-特效索引表，完成粒子特效的动态渲染；设置粒子数据缓冲区，设置缓冲区数据变化标识。

本发明还公开了一种粒子特效的可视化系统，所述系统包括粒子模型部件、矩阵转换部件、特效合成部件、可视化配置部件；

所述粒子模型部件用于根据粒子特效效果特征，建立粒子特效的几何模型；然后建立初等特效模型，并将初等特效模型的各个参数写入参数缓存表，创建实体-模型参数对照表；所述粒子模型部件将几何模型网格化，建立基于网格的粒子模型，并将基于网格的粒子模型发送给矩阵转换部件； 

所述矩阵转换部件用于接受基于网格的粒子模型，矩阵转换部件对基于网格的粒子模型进行矩阵转化，形成网格-矩阵模型，并把网格-矩阵模型交予可视化配置部件；

所述可视化配置部件用于接受网格-矩阵模型，可视化配置部件的虚拟渲染模块响应，划分虚拟渲染执行区，执行渲染；虚拟渲染执行模块执行渲染，激活动态监控部件，建立监视器对象，监视粒子数据缓冲池，动态监测数据变化； 

所述特效合成部件用于同时设置时序同步器，实现特效合成。

优选地，上述建立粒子特效的几何模型具体为利用线框建模方法建立一个面包围的封闭空间，形成正则形体。

优选地，上述初等特效模型利用表面建模方法中的组合曲面建立。