基于OpenGL的烟花虚拟场景的研究与实现

论文摘要

随着计算机图形学理论不断发展,图形处理的软、硬件技术持续提高,虚拟现实技术已经深入地应用到设计、娱乐、科学研究等各个领域。随着研究的深入,各种模拟算法不断涌现,模拟结果也越来越接近真实景物。其中,粒子系统是模拟动态、模糊、不规则物体的有效算法。本文着重研究烟花燃放的虚拟场景,完成的主要工作如下:研究传统的粒子系统生成算法,分析在物理力学影响下的动态物体模拟,设计烟花粒子系统及变形的算法,加入重力和阻力对烟花粒子的影响以及烟花粒子闪烁的效果,使烟花燃放的过程更符合现实。为了使烟花场景更加真实,加入三维地形。对具有真实自然视觉效果的三维地形生成和建模技术进行研究,生成较适合展现烟花燃放时产生光照现象的地形。研究光照模型,纹理技术及雾化模型,对烟花场景进行渲染,实现烟花绽放时的光线照射到地面产生的颜色、光照及明暗的变化,使烟花更加真实地与周围环境相融合。利用OpenGL函数库在VC++平台上实现了本文的烟花燃放场景。完成了场景中的烟花、地形、光照与纹理渲染。实验结果表明,本文中提出的模型和算法可有效改善自然场景的逼真性,能较好地呈现一幅烟花燃放时的虚拟场景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 虚拟现实技术
• 1.1.1 虚拟现实的基本概念
• 1.1.2 虚拟现实的应用
• 1.2 国内外虚拟现实研究现状和发展趋势
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 未来的发展趋势
• 1.3 本文的工作与组织结构框架
• 第二章 烟花粒子系统的模型与算法
• 2.1 粒子系统概述
• 2.1.1 过程模型
• 2.1.2 粒子系统简介
• 2.2 粒子系统的基本模型
• 2.2.1 粒子的属性及生成
• 2.2.2 粒子的更新
• 2.2.3 粒子的消亡
• 2.2.4 粒子的绘制
• 2.3 烟花粒子系统的模拟算法
• 2.3.1 烟花粒子的初始化
• 2.3.2 烟花粒子的更新
• 2.3.3 烟花粒子的消亡
• 2.4 本章小结
• 第三章 真实感地形的建模与生成
• 3.1 地形可视化技术概述
• 3.2 分形理论基础
• 3.2.1 分形的概念
• 3.2.2 分形研究的对象
• 3.3 三维分形地形的建模与实现
• 3.3.1 分形地形原理概述
• 3.3.2 分形地形建模
• 3.3.3 随机中点位移法
• 3.4 本章小结
• 第四章 真实感图形的光照明与纹理映射技术
• 4.1 光照技术及其算法
• 4.1.1 光照明模型概述
• 4.1.2 基本光照模型
• 4.2 纹理映射技术
• 4.2.1 纹理映射技术概述
• 4.2.2 纹理映射的构造
• 4.3 本章小结
• 第五章 烟花虚拟场景的设计与实现
• 5.1 实验平台
• 5.2 烟花虚拟场景的设计与实现
• 5.2.1 系统的功能模块及流程图
• 5.2.2 烟花粒子系统模块
• 5.2.3 三维分形地形模块
• 5.2.4 纹理模块
• 5.2.5 光照明模块
• 5.2.6 雾化模块
• 5.3 实验结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文工作结论
• 6.2 论文工作展望
• 致谢
• 参考文献