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外文资料翻译 资料来源 文章名书名：《》 作者：出版社：章节：页码：P~P186 文 章 译 名：基于FDS的改进Unity3D游戏引擎粒子系统的烟雾模拟 姓 名： 王晶 学 号： 1105110126 指导教师(职称)： 陈艳（讲师） 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 2011信息技术01 所 在 学 院： 计算机科学和与工程学院 外文原文: 基于FDS的改进Unity3D游戏引擎粒子系统的烟雾模拟 译文： 摘要：在本文中，我们基于FDS（火灾动态模拟）输出的Excel数据提出了一个方法，它能使游戏引擎进行有效的烟雾和火灾模型处理。这个Excel文件能够准确定位Unity 3D游戏引擎的粒子系统和原有的粒子系统的坐标。在计算完Unity3D简单的粒子移动边界后，让他们像现实世界中的烟雾流体一样流动。当前的游戏引擎开发人员在计算机图形方面通常会集中控制可视化烟雾和火焰模型资源。但在火灾模拟中，烟雾模拟或消防员模拟的部分需要不同的方法。在本文中，我们专注于起火场所的边界，该方法能够比其他实时流体力学图形的方法更准确地改变粒子特性。 关键词：计算机图形学；火灾动态模拟（FDS）；烟雾；粒子系统；流体动力学；Unity3D； 火灾模拟 1引言 第一个在计算机图形学中使用的粒子系统是用来模拟行星爆炸时产生的特殊效果。 2001年，斯坦福大学的研究人员Ronald Fedkiw, Jose Stam, Henrik Wann Jesen 用30万颗粒子来模拟烟雾，这是用粒子系统模拟烟雾在流体动力学方面的第一次应用，而现在，研究人员通常使用2?300万粒子来模拟烟雾。从这个仿真模拟或游戏引擎中可以看出，FDS需要很长的时间来模拟现实世界的火焰和烟雾，实时仿真和调试3D流体运算器是非常艰巨的任务。在本文中，提出了烟雾的坐标计算工作是通过FDS输出的Excel文件中的烟雾边界值来实现的，是基于FDS产生的烟雾数据的。当计算完烟雾边界坐标后，显卡不需要计算坐标。因此，计算机的性能得到了改善。在模拟阶段，根据生成速度以及更新间隔计算新粒子的数目，每个粒子根据发射器的位置及给定的生成区域在特定的三维空间位置生成，并且根据发射器的参数初始化每个粒子的速度、颜色、生命周期等等参数。然后检查每个粒子是否已经超出了生命周期，一旦超出就将这些粒子剔出模拟过程，否则就根据物理模拟更改粒子的位置与特性，这些物理模拟可能像将速度加到当前位置或者调整速度抵消摩擦这样简单，也可能像将外力考虑进去计算正确的物理抛射轨迹那样复杂。另外，经常需要检查与特殊三维物体的碰撞以使粒子从障碍物弹回。由于粒子之间的碰撞计算量很大并且对于大多数模拟来说没有必要，所以很少使用粒子之间的碰撞。每个粒子系统都有用于其中每个粒子的特定规则，通常这些规则涉及到粒子生命周期的插值过程。例如，许多系统在粒子生命周期中对离子的阿尔法值即透明性进行插值直到粒子湮灭。 公式（2）中x通过函数f改变，f依赖于x和t的变化 ? 哈里斯2D流体仿真不具有唯一的坐标Z。烟雾演示的改进NIVIDIA盒被添加到函数Z中，如公式（3）所示。 在设置世界坐标时，使用函数会在运行中占用更多的显卡资源，如图1所示。 粒子系统表示三维计算机图形学中模拟一些特定的模糊现象的技术，而这些现象用其它传统的渲染技术难以实现的真实感的游戏物理引擎。经常使用粒子系统模拟的现象有火、爆炸、烟、水流、火花、落叶、云、雾、雪、尘、流星尾迹或者象发光轨迹这样的抽象视觉效果等等。在更新完成之后，通常每个例子用经过纹理映射的四边形sprite进行渲染，也就是说四边形总是面向观察者。但是，这个过程不是必须的，在一些低分辨率或者处理能力有限的场合，粒子可能仅仅渲染成一个像素，在离线渲染中甚至渲染成一个元球，从粒子元球计算出的等值面可以得到相当好的液体表面。另外，也可以用三维网格渲染粒子。 3DStudioMAX3通过专门的空间变形来控制一个粒子系统和场景之间的交互作用，还可以控制粒子本身的可繁殖特性，这些特性允许粒子在碰撞时发生变异、繁殖或者死亡。简单地说，粒子系统是一些粒子的集合，通过指定发射源在发射粒子流的同时创建各种动画效果。在3DS