[发明专利]一种基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，其包括以下步骤：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。本发明提供的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法借鉴了粒子系统模拟火焰的优点，并使用纹理映射技术提高火焰渲染速度，实现了符合火焰运动规律的实时动画及火势蔓延效果。

技术领域

本发明涉及一种基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法。

背景技术

随着计算机技术的发展,利用计算机模拟自然场景越来越受欢迎。自然场景模拟特别是流体模拟已广泛应用于现实生活中许多领域。自然场景中的火焰也是流体的一种。随着相关技术的发展，火焰模拟广泛应用于森林火灾蔓延分析、消防模拟演练、虚拟现实游戏等领域中。目前,火焰模拟方法主要分为3种：

(1)基于粒子系统的方法。为了描述火焰、云等不规则、结构会随时间变化的物体,Reeves在1983年提出了粒子系统方法。使用此方法模拟火焰可以实现火焰的大致形态。

(2)基于纹理技术的方法。Perlin等在1985年提出一种使用实体纹理和添加噪声的方法来模拟火焰动画。

(3)数学物理方法。基于数学物理模型的火焰模拟方法主要有两种:一种是拉格朗日法，另一种是欧拉方法。使用数学物理方法模拟火焰虽然计算过程复杂,但是能表现出比较真实的火焰形态。

使用基于N-S方程和纹理映射的火焰模拟方法来实现火焰模拟，简化了外力项的计算，提高了计算速度，可以实现实时的火焰动态模拟，但只适用于二维层面上的火焰模拟。

相对于数学物理方法和纹理映射方法，粒子系统总体上具有相同的表现规律。在模拟火焰喷雾等场景时，根据模拟场景的特点，设置好粒子的属性，并对众多的粒子进行维护和显示，这种三维场景在目前先进的图像处理器中是可以实现的。

但现有的粒子系统模拟火焰的方法，存在火焰外观及燃烧时摇曳现象不够逼真的弊端，使得模拟的真实性欠佳。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法，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。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明提供的基于粒子系统的三维火焰动态模拟方法借鉴了粒子系统模拟火焰的优点，并使用纹理映射技术提高火焰渲染速度，实现了符合火焰运动规律的实时动画及火势蔓延效果。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明实施例所采用的三维火焰动态模拟系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的粒子系统中粒子的循环过程示意图。

图3是本发明实施例提供的火焰基本粒子的几何模型示意图。

图4是本发明实施例提供的纹理渲染过程的示意图。

图5(a)是本发明实施例所采用的部分起始类纹理片的示意图；

图5(b)是本发明实施例所采用的部分燃烧类纹理片的示意图；

图5(c)是本发明实施例所采用的部分扩展类纹理片的示意图。

图6是本发明实施例中纹理片的大小变化的示意图。