1、毕业设计开题报告 计算机科学与技术 基于 opengl 的烟花仿真 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 目前，普遍使用粒子系统来模拟复杂系统的形状。对于烟花的生成的模拟，在过去的几十年，已经有许多人用各种各样的办法实现了。如 MIRALab 用湍流函数设计出一个通用的火焰函数模型；Inakage 用纹理映射构造了二维火焰的简单模型 ，该模型将三维点转换为二维纹理图点，其底纹颜色取决于阴影模型的建模方法，这种方法难以获得具有真实感的运动图像，人工痕迹极大，只适用于图像真实感要求不高的场合； Ohshinma 和 Itahashi 给出一个基于二维分形纹理和其它处理技术来生成篝火的
2、方法； Augui, Kohno 和 Nakajima 提出用蜂窝状自动装置 (cellular atomata)按简单准则进行状态转换来模拟酒精灯的焰苗； Pakeshi 等提出了基于细胞自动机的二维火焰模型 ，认为火焰等气体现象都是由简单的组元构成的，组合形态和系统行为可以非常复杂，甚至产生无法预测的延伸、变形等形式，以至于不能简单地化为某种数学描述； Nishit 等给出一个生成烟雾静止图像的显示方法； Chiba 等通过湍流可视化模拟二维火焰 和烟雾。 在我国也有许多人尝试各种方法来研究烟花仿真，王静秋、钱志峰给出了利用粒子系统方法模拟动态自然景物的基本模型和处理步骤，通过对烟花细节和
3、特点的分析，给出了模拟烟花的数据结构，然后详细介绍了烟花动态模拟的算法，其中主要介绍了烟花的颜色、亮度、透明度、形状、大小、尾迹、生命周期等特性以及鼠窜、旋转、星状等特殊显示效果的模拟。最后，利用 OpenGL技术实现了有背景位图的烟花动态模拟。丁纪云、李思昆在研究了“天女散花”、“流星”等比较典型的烟花形状的基础上，通过分析烟花产品在空中炸开的物理现象，设计了几种最 基本的烟花粒子模型，并在基于 Windows 98平台的微机上用 OpenGL语言实现了其所述的算法。实验表明，当粒子团的数目不是很多 (小于 2000)时，这些方法都能达到实时显示。王志刚、李国新、许又文首先根据星体的破壳压力
4、算出初速度，并由此推导出了粒子的运动轨迹，最后利用 3D Studio 4 0中的礼花效果程序模块模拟了球型菊花弹效果、五星体菊花弹效果和原子造型效果，并给出了模拟其它复杂的组合造型 (如卫星环绕等 )的实现方法。陈春威、李剑敏利用 Micromedia Flash的 Action制作了可以不时射出三 到六个各种颜色的烟花燃放效果“ 花系统的视景仿真就是利用计算机图形处理方法对烟花燃放进行实时仿真 , 采用粒子系统来动态模拟烟花的整个燃放过程。由于烟花在燃放过程中具有不规则的几何外形 , 而且其产生的焰火也有很大的随机性。同时 , 与静态场景不同 , 烟花系统需要表征出- - - 1 - 整个
5、烟花产生、发展和消亡的历程。为此 , 根据粒子系统的基本原理 , 用粒子来表征烟花 , 通过赋予特定属性的微小粒子随机变化过程 , 以随机粒子的产生、变化和消亡来描述烟花燃放的固有特性 , 从而达到很好的逼真效果。同时 , 利用算法来对系统进行优化 , 得到 了很好的仿真结果。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1.首先建立烟花的物理模型 (静态 ) 2.定义烟花粒子的数据结构 3.设定烟花粒子的初始状态 4.建立烟花粒子系统的动态变化模型 5.生成烟花 三、研究步骤、方法及措施： 1、总体设计 在需求分析基础上，对烟花仿真系统进行体系架构，概要设计，划分模块等。 2、详细设计 设计语音
6、编码，语音录制，语音回放，语音传输各模块的类。 3、编码阶段 用 C+语音实现各个类，设计界面操作部分代码，并使之与后台处理结合。 4、测试阶段 对系统进行单元测试，集成测试 ，系统测试等。 5、写论文 构思论文总体结构，书写论文草稿，反复修改论文。 四、参考文献 1 蔡强 .计算机图形学的相关技术与发展 J.北京轻工业学院学报， 1999,17 (3):74-82 2 张芹 ,吴慧中 .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 (3):186-190 3 袁霞，张玉啄 .粒子系统方法及其应用 J.云南师范大学学报， 2003, 23(3):14-16 4
7、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, 30 (8): 144-146 5 庞新，王相海 .基于 OpenGL的礼花粒子系统模拟研究 J.计算机科学， 2008， 35(5):216-219 6 OBrien J.P,Hodgins JK.Dynamic simulation of splashing fluidsJ. Technical Report GIT GVU-94-32,Georgia Institute of Technology,1994 - - - 2 - 7 Peachey D.Modeling waves and surfJ.Computer Graphics.1986,20 (4):65-74
