[发明专利]一种基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法

权利要求书

1.一种基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.通过粒子系统模拟三维火焰；

S2.对系统中的火焰粒子进行纹理渲染；

S3.模拟火势蔓延。

2.根据权利要求1所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

S11.生成火焰粒子；

S12.模拟火焰粒子的运动变化。

3.根据权利要求2所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，在所述步骤S11中，采用正四面体作为火焰基本粒子的几何模型。

4.根据权利要求2所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，在所述步骤S12中，将火焰活动时的运动场简化为重力场、风力场和热浮力场；

所述重力场中的力沿Y轴负方向；

所述风力场中的力通过随机函数设置；

所述热浮力场中的力沿Y轴正方向，且所述热浮力场中的力的大小与粒子到燃点的距离的平方呈正比。

5.根据权利要求1所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21.描述纹理片的运动变化特征；

S22.选择纹理片；

S23.确定纹理片的旋转角度。

6.根据权利要求5所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，所述步骤S21中，所述纹理片的运动变化特征为：

TextureP.y+＝STEP

TextureP.z+＝rand()

其中，为采用的类二次指数曲线函数，C₁是整体调节常数；rand()用来产生随机扰动；STEP为变化步长；TextureP为第P号纹理图片；x、y、z为纹理片的中心在三维直角坐标系中的坐标值。

7.根据权利要求6所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，通过控制TextureP.size的值控制纹理片的大小：

当TextureP.life∈(0,b)时候，纹理片不断增大；

当TextureP.life∈(b,∞)时候，纹理片不断减小；

TextureP.life为第P号纹理图片的生命期；

b为燃烧的中心。

8.根据权利要求7所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，在所述步骤S23中，通过以下赋值语句实现纹理片旋转角度的确定：

TextureP.rot_x＝Rotated.rot_x

TextureP.rot_y＝Rotated.rot_y

TextureP.rot_z＝Rotated.rot_z

其中Rotated.rot_x为三维场景视角下，x轴的视线偏移角；

Rotated.rot_y为三维场景视角下，y轴的视线偏移角；

Rotated.rot_z为三维场景视角下，z轴的视线偏移角。

9.根据权利要求1所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，所述步骤S3中包括以下步骤：

S31.确定蔓延过程中的参数；

S32.粒子系统实现；

S33.坐标变换。

10.根据权利要求9所述的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其特征在于，在所述步骤S31中，所述蔓延过程中的参数包括火焰蔓延的速率、风速、所述风速的修正系数、坡度、所述坡度的修正系数以及火焰反应强度；

在所述步骤S33中，假设纹理图案定义在纹理空间中的一个正交坐标系(u,v)中，三维场景定义在景物空间的正交坐标系(x,y,z)中，三维场景在参数空间(θ,φ)中的表示是x(θ,φ)，y(θ,φ)，z(θ,φ)，则从纹理空间到参数空间的映射关系为：

θ＝f(u,v),φ＝g(u,v)

从参数空间到纹理空间的逆映射是：

u＝r(θ,φ),v＝s(θ,φ)。