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三、主要研究内容和解决的问题 Read.doc青岛大学毕业设廿(论文)开题报告题目:基于粒子系统烟雾的自动生成学院: 专业: 姓名: 赵守运 指导教师: 一、选题的目的和意义近儿十年随着计算机技术的蓬勃发展以及人们在各个领域对图形图像的需求与应用,计算机图形学有了很大的发展。图形图像技术已经应用于工业、军事、航天、医学、交通、农业等齐个领域。计算机图形图像的发展已经并继续影响着人们的生活。短短儿十年的发展,它已经成为了最令人振奋且发展最快的计算机领域。计算机图形图像算法的不断岀现和完善,使三维动画,虚拟现实等领域有了更长远的发展。在卡通动画中烟雾、水、光照等效果(effects)对增强动画的效果和烘托动画气氛有十分重要的作用,其中烟雾效果是动画中常见的场景,例如田野里升起的阵阵烟雾,舞台上的烟雾,烟筒中冒出的浓浓烟雾以及经常用到的爆破时的烟雾等。并且具具有真实感的实时生成对整个系统的综合表现具有直接的作用。但是,由于儿方而的原因,直接实时绘制其效果是相当困难的。首先,场地的复杂度,多样性和烟雾位置的不同导致相应烟雾效果的不同,根据不同的场景使其不断变化。其次,烟雾自身没有固定的儿何外形特征,不能够使用传统欧式儿何建模方法。因此,传统的曲线,曲面对构建烟雾系统良好的模型没有特别的作用。在过去的相关研究中,Inakage通过纹理映射实现了一个简单的二维火焰模型,但是该模型是一个静态的物理模型,无法实现动态的烟雾图像。JoeSiam提出了一个来口热力学原理的基于扩散过程的火焰模型这种方法耍求解表明燃烧物理特性的非线性方程组,显然,庞大的计算量使Z无法用于实时的绘制。在以前高质量卡通动画绘制过程中,一般需要雇佣受过高级专门训练的人员来完成这些效果的绘制,有吋还需要在进行特效演染,相应地也就增加了制作成木。如果资金受到限制,动画绘制人员一般先画出一段短的动画,然后以它作为一个周期并重复使用来达到所要求的长度,因此,最后的动画效果看起来有较强的机械感。而人们对口动生成烟雾的研究似乎很少,但并不代表难于实现。手T绘制并用程序实现的烟雾不但可以节省大量的成本,还可以缩短开发周期,使人们更容易掌握,更贴近生活的设计,并且更利于这一领域的发展。二、国内外研究动态伴随着计算机和图形设备的发展,计算机图形学自上世纪50年代初问卅以来,发展迅猛,并显示了其广阔和诱人的应用前景。许多研究课题正吸引着计算机科学工作者的兴趣和注意,其屮计算机动画的发展最为迅猛。世间物体的形状千奇白怪,有的有固定的形状,如房子、机械零件等,有的则无固定的形状,如植物、树木、山脉、烟雾、,人们己能精确地建立它们的儿何模型,,人们通常是建立它们的拓扑模型,然后加以研究。近年来人们对口然曲面的图像合成进行了大量努力,并且取得了很好的成果。这当中的某些算法是基于物体的不规则及模糊状态,而采用碎片、移植或粒子系统,并且将这些研究和物理学相结合,进而促进了动画的发展。对丁朋雾的生成,在过去的儿十年,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T痕迹极大,只适用于图像真实感耍求不高