基于OpenGL喷泉粒子系统设计与实现
基于MFC和OpenGL的喷泉模拟实现
基于MFC和OpenGL的喷泉模拟实现梅章明，张秀山（海军工程大学计算机工程系，湖北武汉430033）摘要：粒子系统是模拟喷泉的一种有效方法。
首先使用Visual C++的基本类库MFC和Open GL图形库建立面向对象的三维图形应用程序的开发环境，然后再利用各种计算过程生成模型中的各个体素，利用粒子系统建模的优点，实现喷泉的模拟。
关键词：三维图形编程；OpenGL；MFC类库；粒子系统中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1674-7720（2012）17-0041-03Simulation of virtual fountain based on MFC and OpenGLMei Zhangming，Zhang Xiushan（Department of Computer Engineering，Naval University of Engineering，Wuhan430033，China）Abstract：Particle system is an effective method in fountain simulation.In this article，at first，it uses the base class library of MFC in Visual C++and Open GL to establish the object-oriented technology developmental environment of three-dimensional graphics and realism programming.Then，it utilizes sorts of process computing system to build the pixels of any kind in the model. Utilizing the merits of modeling technique of particle system to realize the simulation of virtual fountain.Key words：three-dimensional graphics and realism；Open GL；MFC class library；particle system由于自然环境中大部分景物（如云彩、火焰、烟雾、瀑布、雪花等特效）具有不规则性、复杂性与随机性，且随着时间变化形状会随之变化，对其进行逼真的实时模拟十分困难，需要大量的计算量和数据量。
基于MFC和OpenGL的喷泉模拟实现
基于MFC和OpenGL的喷泉模拟实现梅章明;张秀山【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2012(031)017【摘要】Particle system is an effective method in fountain simulation. In this article, at first, it uses the base class library of MFC in Visual C＋＋ and Open GL to establish the object-oriented technology developmental environment of three-dimensional graphics and realism programming. Then, it utilizes sorts of process computing system to build the pixels of any kind in the model. Utilizing the merits of modeling technique of particle system to realize the simulation of virtual fountain.%粒子系统是模拟喷泉的一种有效方法。
首先使用VisualC＋＋的基本类库MFC和OpenGL图形库建立面向对象的三维图形应用程序的开发环境，然后再利用各种计算过程生成模型中的各个体素，利用粒子系统建模的优点，实现喷泉的模拟。
【总页数】3页(P41-43)【作者】梅章明;张秀山【作者单位】海军工程大学计算机工程系,湖北武汉430033;海军工程大学计算机工程系,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.基于MFC和OpenGL喷泉效果模拟 [J], 徐超;张红军2.基于OpenGL的粒子系统的喷泉模拟 [J], 吴鸿基3.OpenGL中基于粒子系统的喷泉模拟实现 [J], 肖何;何明耘;白忠建4.基于OpenGL与粒子系统实现三维喷泉模拟 [J], 蒋恒恒;汤宝平;章国稳5.基于OpenGL与粒子系统的喷泉模拟实现 [J], 汪继文;郑锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
opengl粒子系统实现
OpenGL进阶(六)-粒子系统/qp120291570/article/details/8373896一、提要有一款例子特效软件叫做particle illution，在影视后期和游戏制作领域都可以用到，相信很多人都接触过，今天我们用SDL+OpenGL来实现例子效果。
确保你搞定了物理模拟的代码！代码下载二、原理简介所谓的例子系统，就是同时控制一大堆类似的对象，这些对象可能是形体，可能是图片，有着不同的特征（寿命，速度，位置）。
有了之前的基础，我们可以很轻易地搞定今天的东西。
三、代码清单首先是粒子的头文件，我直接写成结构体了，里面有一些基本的属性。
[cpp]view plaincopy1./*****************************************************************************2.Copyright: 2012, ustc All rights reserved.3.contact:k283228391@4.File name: particle.h5.Description:Partical in opengl.6.Author:Silang Quan7.Version: 1.08.Date: 2012.12.209. *****************************************************************************/10.#ifndef PARTICLE_H11.#define PARTICLE_H12.#include "vector3d.h"13.typedef struct14.{15.float r;16.float g;17.float b;18.float alpha;19.}Color;20.21.typedef struct22.{23. Vector3D position;24. Vector3D velocity;25. Vector3D acceleration;26. Color color;27.float age;28.float life;29.float size;30.}Particle;31.32.#endif // PARTICLE_H[cpp]view plaincopy1./*****************************************************************************2.Copyright: 2012, ustc All rights reserved.3.contact:k283228391@4.File name: particle.h5.Description:Partical in opengl.6.Author:Silang Quan7.Version: 1.08.Date: 2012.12.209. *****************************************************************************/10.#ifndef PARTICLE_H11.#define PARTICLE_H12.#include "vector3d.h"13.typedef struct14.{15.float r;16.float g;17.float b;18.float alpha;19.}Color;20.21.typedef struct22.{23. Vector3D position;24. Vector3D velocity;25. Vector3D acceleration;26. Color color;27.float age;28.float life;29.float size;30.}Particle;31.32.#endif // PARTICLE_H我们用球体来模拟例子，所以size表示的就是球体的半径。
基于OpenGL粒子系统的喷泉模拟本科毕业设计
HUNAN UNIVERSITY 毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于OpenGL粒子系统的喷泉模拟毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见基于OpenGL粒子系统的喷泉模拟摘要随着计算机仿真技术的不断提高，人们对真实事物的模拟要求越来越高，模拟技术的重要性越来越突出，尤其在3D游戏、军事演习和仿真实验等方面。
OpenGL中基于粒子系统的喷泉模拟实现
Ｆ ｕ ｔ ｉ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｂａ ｅ ｎ Ｐａ ｔｃｅ Ｓ ｓ ｅ ｉ ｅ ＧＬ ｏ ｎ ａ ｎ Ｓ ｍ ｌ ｔｏ ｓ ｄ ｏ ｒ ｉ ｌ ｙ ｔ ｍ ｎ Ｏｐ ｎ
Ｘ ＡＯ Ｈ ， Ｅ Ｍｉｇ—ｙ ｎ Ｂ Ｉ ｈ ｎ Ｉ ｅＨ ｎ ｕ ， Ａ ｏ ｇ—ｊ ｎ Ｚ Ｊ ａ
（ ｃｏ ｌ ｆ ｏ ｕｅ Ｓｉｎ ｅａｄＥ ｇ ｅｒ ｇｏ Ｅ Ｔ Ｃ ｅ ｇｕＳｃ ｕｎ６ ０５ Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ ｍｐ ｔ ｃｅｃ ｎ ｎ ｉ ｅｉ ｆ Ｓ Ｃ， ｈｎｄ ｉｈ ａ １０４， ｈｎ ） Ｃ ｒ ｎ ｎ Ｕ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： ｈ ｆｅ ｔ ｏ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｎ ｏ ｓ ｍｅ ｌ ｎ ａ ｃ ｈ ｉ Ｔ ｅ ｅ ｃ ｆ ｆｕ ｔ ｉ ａ ｃ ｎ ｕ ｄ ｙ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅ ｍｍｅ ｓ ｏ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｏ ｉ ｕ ｌ ｅ ｌ ｙ ｒ ｉ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｃ ｆ ｖ ｒ ａ ｒ ａｉ ｔ ｔ ｓ ｓｅ ，ｗ ｉ ｈ ｈ ｓ ｂ ｅ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｉ ｕ ｌ ｓｍｕａ ｉ ｎ ｓ ｓｅ ，ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｇ ｍｅ ｙｔｍ ｈ ｃ ａ ｅ ｎ ｗｉ ｅ ｙ ｕ ｅ ｎ ｖ ｓ ａ ｉ ｌｔｏ ｙ ｔ ｍ ｏ ｕ ｅ ａ ，３ ｎ ｍａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｓ ｎ Ｄ ａｉ ｔ ｎ Ｏｏ ． ｏ Ｐ ｒｉｌ ｙ ｔ ｍ ｓａ ｆ ｃ ｉ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｏ ｎ ａｎ ｓｍｕａ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｎ ｅ ｆ ｔ ｔ ｏ ｎ ｆ ｕ ｔ ｉ ｉ ｌｔｏ ．Ａｔｐ ｅ ｅ ｔ ｏ ｏ ｎ ａｎ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｍｅｈ ｄ ｒ ｃ ｅ ｖ ｒ ｓ ｎ ，ｓ ｍｅ ｆ ｕ ｔ ｉ ｉ ｌ ｔ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｏ ｃ ｎ ｒ ｎ ｅ ｔ ｈ ｈ ｎ ｍｅ ａｓ ｃ ｓｃ ｍｐ ｅ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｉ ｍｐ ｅ ｎ ａｉ ｎ， ｕ ｅ ｎ ｍｂ ｒ ｆ ａ ｔ ｌ ｓ ｉ ｏ ｆｏ ｔ ｄ ｗｉ ｔ ｅｐ ｅ ｏ ｎ ｕ ｈ ａ ｏ ｌｘ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｎ ｉ ｌ ｍｅ ｔｔｏ ｈ ｇ ｕ ｅ ｓｏ ｒ ｃ ｅ ，ｔ ｈ ｏ ｐ ｉ ｍｅ— ｃ ｎ ｕ ｎ ｏ ｅ ｌ ｙ ｉ ｍａ ｅ Ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｉ ｅ ｆｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｔ ｉ ｌ ｙ ｔ ｅ ｓａ ｅ ｏ ｔｏ ｎ ｅ ｄ ｒ ｏ ｓ ｍｅ ａ ｄ ｌ ｗ ｒ ａ ｉ ｎ ｉ ｇ ． ｈ ａ ｉ ｄ ａ ｏ ｈ ｔ ｏ ｓ ｏ ｓｍｐ ｉ ｈ ｔ ｔ ｆ ｍｏ ｉ ｎ ａ ｄ ｒ ｎ ｅ ｔ ｆ ｍｅｈ ｄ ｆ ｈ ａ ｔ ｌｓ Ｂｙ ｕ ｉ ｇ ｅ ｕ ｂ ｙ ａ ｃ ｌ ｒ ｔ ｄ ｍｏ ｉｎ ｗｈ ｎ ａ ｐ ｙ ｎ ｈ ｈ ｓｃ ｒｎ ｉ ｌ ｓ ｔ ｉ ｌ ｔ ｔ ｏ ｓ ｏ ｅ ｐ ｒｉ ｅ ｔ ｃ ｓ ｎ ｑ ａ ｌ ｃ ｅ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｐ ｌ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｙ ｉｓ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｏ ｓｍｕ ａ ｅ ｏ
基于OpenGL的粒子系统的喷泉模拟
基于OpenGL的粒子系统的喷泉模拟作者：吴鸿基来源：《电脑知识与技术》2018年第14期摘要：喷泉景物模拟可以被广泛地运用于能源、娱乐、游戏开发等等行业领域，但喷泉景物具有流动性、随机性，而粒子系统是目前模拟不规则模糊景物的最成功的算法。
本文加入力场以及透明度，利用OpenGL底层图形库的高性能设计出高真实度粒子系统喷泉模型。
最后通过在普通PC机上运用VS2010编程实现模拟，显示模拟图形具有很好的实时性和真实度，可以满足一般的动画需求。
关键词：粒子系统；喷泉模拟；OpenGL中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）14-0217-021 引言人们不断寻求更多的人机交互的方法，自然景物的三维图形模拟也便成为其中非常热门的领域。
而粒子系统就是目前被认为是模拟不规则模糊景物的最成功的算法。
1983年，Reeves[1]首次提出粒子系统的概念，这种算法拥有很好的动态性和随机性，是以往图形学中几何建模无法比拟的。
万华根[2]等人提出了N-S方程的一个求解特例，用圆球作为粒子元模拟出喷泉，但计算复杂，计算量大。
本文结合粒子的物理动力学，在基于OpenGL的环境下渲染粒子，以实现对于喷泉模拟高真实度的要求。
2 高真实度粒子系统算法粒子系统主要分为以下几步[3]：生成新的粒子，粒子死亡，绘制粒子。
如下图1所示。
1）生成适量的新的粒子：粒子会在系统中的一个点产生，生成后会被赋予其独立的属性，具体初始属性有如下几种：初始速度V、初始方向D、X方向初速度VX、Y方向初速度VY、Z方向初速度VZ、运动状态Type、粒子淡化[4]Alpha、粒子能在空中的最高高度H。
之后粒子开始运动，粒子的各项属性不断更新。
粒子的位置从t0开始作为时间轴，每隔△t进行一次位置变换。
3）利用OpenGL函数绘制粒子：接下来要做的是将这些粒子制作成水滴的形状和颜色，因此可以运用3D彩色点渲染粒子。
基于粒子系统的喷泉模拟实现
基于粒子系统的喷泉模拟实现作者：张刚靳继红来源：《电脑知识与技术》2015年第26期摘要：喷泉模拟过程是一种非常复杂的对不规则模糊物体的模拟过程。
文章采用基于粒子系统的图形生成算法，成功模拟了喷泉这种不规则模糊物体，经过实验，当粒子数目取得合适时，可以满足模拟精确性和实时性的要求。
关键词：喷泉模拟；粒子系统；三维建模； OpenGL中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）26-0210-021 引言近年来，随着计算机技术的快速发展，对不规则模糊物体的运动模拟要求越来越多，也越来越精，尤其在影视广告、游戏开发、虚拟现实等领域，烟、火、云、水、、雨、雪等特效成为不可或缺的元素。
几何外形表现不规则，且形态随时在动态地发生变化，这使得要生成这些对象不能用常规的三维建模方法[1]。
粒子系统建模方法从1983年被Reeves[2]首次提出以来被认为是模拟不规则模糊物体最为成功的图形生成算法。
本文拟采用粒子系统方法生成喷泉的三维模型对其进行模拟。
2 粒子系统基于粒子系统方法的基本思想[3]是把大量基本粒子放在一块来描述这些不规则物体，基本粒子具有生命周期和属性，绘制出这些基本粒子，即可得到不规则模糊物体。
基本粒子的属性不是单一的，包括大小，颜色、位置、速度、透明度和生命周期等一组属性。
为模拟需要，赋予每个粒子一定的生命周期：出生、生长、衰老和消亡。
所以粒子系统不是静态系统，而是各个基本粒子在时刻变形和运动。
在变形运动中不断有新粒子生成并加入系统，旧粒子消亡退出系统。
值得注意的是其中粒子每个属性的参数都是个随机数，可以很好地描述不规则模糊物体的随机性和动态性。
3 喷泉系统三维模型及模拟实现3.1 喷泉模型建立喷泉模型，首先要构造合适的空间坐标系。
假设观察者的视点位于屏幕正前方，原点O在喷泉发射位置中心，三个坐标轴取向为： x轴正向取从左至右的方向，y轴正向取从下至上的方向，z轴正向为从里至外的方向，符合一般取向。
OpenGL中基于粒子系统的喷泉模拟实现
图 1 水珠的纹理图片
3. 5 线性表的应用 在计算喷泉水 柱旋 转状 态 时, 涉 及 到三 角函 数 s inH和
动的方法来实现离散情 况下物体运动状态的 简化计算。等加
速度运动的计算方法如 ( 4) 和 ( 5) 式所示。
vn = vn- 1 + a $ t
( 4)
sn = sn- 1 + vn $ t
( 5)
其 中, sn 是时刻 n的粒子位置, vn 是时刻 n的粒子速度, a
是粒子的加速度, $t是离 散的时间 隔。等加 速度 运动方 法不
本粒子。 2) 水柱: 在随机过程作用于 水珠粒 子各属性 后形成 的、
具有相同初始喷射方 向的水珠粒 子集合, 记 为 Fv, 可 以简单 理解为从喷泉喷口喷 射出的一条水线。
3) 喷泉体: 由一定数目的水柱构成的集合 F, F = { q | q I Fv }。
4)帧: 将所有需要显示的水珠粒子绘制一遍的过程就定 义为一帧。
2 粒子系统分析
粒子系统方法 的基本 思想 是将许 多简 单形 状的粒 子作 为基本元素聚集起来, 形成一 个不 规则的 模糊 物体, 从 而构 成一个 封闭的系 统 ) ) ) 粒子 系统。粒 子系统 并不是 一个简
基于OpenGL喷泉粒子系统设计与实现
喷泉的粒子也是存在生存属性的 ．可以通过循环 的算法来控制粒
可视 区域 日常生活 中我们所看见的喷泉通常都是往上喷出 ．并 以抛 子的生存属性 ．例如喷泉粒子 在粒 子系统 中正常 的运动 ．随着时 间的
物线 的形式喷射 因此 ．喷泉所喷射 出的每一颗粒子都是相对均匀 的 推移 ．粒 子的生命周期到期 时就 自然消亡 ．并且 系统 自动删除死亡粒
分布在一个 圆柱体 的内 喷泉的喷头一 开始喷射 出来 的是竖直 向上 的 子 ：还有就是粒子 的运动范围超出了喷泉粒 子系统所设定 的圆柱体 的
水柱 ．因此需要通过相应 的算 法在 ＶＣ＋＋６．０平 台上利用 ＯｐｅｎＧＬ的代 范围 ．则粒子就 自然消亡 ．系统 自动删除死亡粒 子。
码 将喷泉粒子初始化 ．并且分布设定 的圆柱体 内 ．为了使粒子产生 的 位置看起来是从 同一个一个 中心点喷出的 ．设定的圆柱体的轴心必须 ２ 喷 泉粒子的运动轨迹分析
Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ
科 技视 界
科技·探索·争鸣
基于 ＯｐｅｎＧＬ喷泉粒子系统设计与实现
刘 韬 （民航云南空管分局气象 台设备室 ，云南 昆明 ６５０２００）
【摘 要 】虚拟场景 中的 自然景物模拟 已经成为计算机 图形学的一个研 究热点。使用粒子 系统能够相对充分地体现 自然景观 中模 糊物体 的 随机性和动 态性 ，得到 良好的模拟效果。本文结合 实际情况 ，在 深入 分析 粒子 系统理论基础上 ．结合 Ｗｉｎｄ０ｗｓ ｘＰ和 Ｍｉｃｍｓｏｆｔ ＶＣ＋＋６．０编译环 境 为开发平 台．基 于 ＯｐｅｎＧＬ图形库设计并 实现 了一个用于常见 自然景物模拟的 ３Ｄ粒子特效 系统 ．完成 了喷泉 的模拟
基于OpenGL的喷泉动画设计
１、ＯｐｅｎＧＬ简介ＯｐｅｎＧＬ（Ｏｐｅｎ ＧｒａｐｈｉｃｓＬｉｂｒａｒｙ），是一个三维的计算机图形和模型库，同时也是该行业的一个标准。
它源于ＳＧＩ公司为其图形工作站开发的ＩＲＩＳＧＬ，在跨平台移植过程中发展成为ＯｐｅｎＧＬ。
２、ＯｐｅｎＧＬ的特点和功能（１） ＯｐｅｎＧＬ的特点工业标准：ＯＡＲＢ（ＯｐｅｎＧＬ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ＲｅｖｉｅｗＢｏａｒｄ）联合会领导ＯｐｅｎＧＬ技术规范的发展，ＯｐｅｎＧＬ有广泛的支持，它是业界唯一的真正开发的、跨平台的图形标准。
可靠度高：利用ＯｐｅｎＧＬ技术开发的应用图形软件与硬件无关，只需硬件支持ＯｐｅｎＧＬ ＡＰＩ标准。
可扩展性：ＯｐｅｎＧＬ是低级的图形ＡＰＩ，它具有充分的可扩展性。
可伸缩性：基于ＯｐｅｎＧＬ ＡＰＩ的图形应用程序可以运行在许多系统上，包括各种用户电子设备、ＰＣ、工作站以及超级计算机。
灵活性：ＯｐｅｎＧＬ功能可由硬件实现，也可软件实现，或者以软硬件结合的方式实现。
（２） ＯｐｅｎＧＬ的功能绘制物体功能：ＯｐｅｎＧＬ提供了丰富的基本图元绘制命令，可以方便地绘制物体。
变换变换：ＯｐｅｎＧＬ提供了一系列基本的变换，如取景变换、模型变换、投影变换及视口变换。
光照处理功能：绘制有真实感的三维物体必须做光照处理。
着色功能：ＯｐｅｎＧＬ提供了两种物体着色模：ＲＧＢＡ颜色模式和颜色索引模式。
反走样功能：为了消除这种缺陷，ＯｐｅｎＧＬ提供了点、线、多边形的反走样技术。
融合功能：为使物体具有真实感觉，基于ＯｐｅｎＧＬ的喷泉动画设计胡运江 重庆大学计算机学院 ４０００４４就需要用到融合技术。
雾化功能：ＯｐｅｎＧＬ提供了＂ｆｏｇ＂的基本操作来达到对场景进行雾化的效果。
位图和图像功能：ＯｐｅｎＧＬ提供了一系列函数来实现位图和图像的操作。
纹理映射功能：在计算机图形学中，把包含颜色、ａｌｐｈａ值、亮度等数据的矩形数组称为纹理。
动画功能： ＯｐｅｎＧＬ提供了双缓存区技术来实现动画绘制。
opengl粒子系统课程设计
opengl粒子系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握OpenGL粒子系统的基础知识，理解粒子系统的基本原理。
2. 学会使用OpenGL实现粒子系统的基本功能，包括粒子的生成、更新、渲染等。
3. 了解粒子系统的应用场景，如烟花、雨雪、星系等。
技能目标：1. 能够运用OpenGL编程技巧，编写简单的粒子系统程序。
2. 学会通过调整粒子的属性（如速度、颜色、生命周期等），优化粒子系统的视觉效果。
3. 能够对粒子系统进行调试和优化，提高程序的性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机图形学领域的兴趣，激发学生的学习热情。
2. 培养学生的创新意识和团队协作能力，使他们在项目实践中感受合作与沟通的重要性。
3. 培养学生关注现实问题，学会将理论知识应用于实际项目，提高解决实际问题的能力。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在让学生通过动手实践，掌握OpenGL粒子系统的基本原理和编程技巧。
学生特点：学生具备一定的编程基础，对计算机图形学有一定了解，但可能对OpenGL粒子系统较为陌生。
教学要求：结合课程性质和学生特点，将课程目标分解为具体的学习成果，注重实践操作和团队协作，以实现以下教学目标：1. 知识传授：讲解OpenGL粒子系统的基本原理和编程技巧，使学生掌握相关知识。
2. 技能培养：通过实践项目，让学生学会使用OpenGL实现粒子系统的各项功能。
3. 情感态度价值观引导：在项目实践中，培养学生良好的团队协作能力和创新意识。
二、教学内容1. 粒子系统基础知识：- 粒子的基本概念与属性（教材第3章）- 粒子系统的分类与原理（教材第4章）2. OpenGL编程基础：- OpenGL环境配置与基本函数（教材第1章）- 坐标系与矩阵变换（教材第2章）- 颜色、纹理与光照（教材第5章）3. 粒子系统实现：- 粒子生成与初始化（教材第6章）- 粒子更新与生命周期管理（教材第7章）- 粒子渲染与优化（教材第8章）4. 实践项目：- 烟花粒子系统（结合教材第9章案例）- 雨雪粒子系统（结合教材第10章案例）- 自定义粒子系统（鼓励学生创新，结合所学知识）教学大纲安排：第一周：粒子系统基础知识学习，熟悉粒子概念与属性；第二周：OpenGL编程基础，掌握环境配置与基本函数；第三周：粒子系统实现，学习粒子生成、更新与渲染；第四周：实践项目，分组完成烟花与雨雪粒子系统；第五周：优化粒子系统，提高性能，进行作品展示与评价；第六周：自定义粒子系统，激发学生创新意识，进行成果分享。
【课程设计】基于openGL的粒子系统——模拟火焰
【课程设计】基于openGL的粒子系统——模拟火焰课程设计报告题目基于openGL的粒子系统——模拟火焰系 (部)专业班级学生姓名学号起止时间:指导教师(签字)系主任(签字)提交时间:一、设计任务及要求:设计任务:要求:此次课程设计的课题为通过编程，实现火焰的绘制。
实现交互控制火焰颜色、火焰燃烧方向、贴图形状，通过实验得到火焰贴图大小与火焰效果的关系，并给出代码和结果截图。
指导教师签名:年月日二、指导教师评语:指导教师签名:年月日三、成绩计算机图形学课程设计报告1.课程设计目的本学期系统学习了《计算机图形学》这门专业课，在学期期末按课程要求进行实验。
粒子系统由Reeves于1983年首次提出，此后越来越受到重视，它的主要优点是可以利用非常简单的体素来构造复杂的物体，为自然现象(如火焰、雨、雪、树林等)的造型提供了强有力的技术手段。
该课程设计以培养我们算法设计与实现的能力为目标，通过实践，使我们了解、掌握计算机图形学的基本知识和关键技术、了解和熟悉计算机图形学的方法、工具和环境，同时培养我们的思维能力和团队合作能力。
2.课程设计描述及要求粒子系统的基本思想是用许多形状简单且赋予生命的微小粒子作为基本元素来表示基本物体，侧重于物体的总体形态和特征的动态变化。
把物体定义为许多不规则、随机分布的粒子，且每个粒子均有一定的生命周期。
随着时间的推移，旧的粒子不断消失(死亡)，新的粒子不断加入(生长)。
粒子的这种出生、成长、衰老、死亡的过程，能够较好的反应模糊物体的动态特征。
一个粒子系统是不断进化的，在生命周期的每一刻，都要完成以下四步:初始化粒子更新粒子删除死粒子绘制粒子第一步产生5000个新粒子，他们的每个粒子都有生命周期为2;第二步根据情况更新，递减一个随机的时间步;第三步检查粒子的生命期，若为零，则将粒子从系统中删除;第四步显示粒子系统中的粒子。
要求:此次课程设计的课题为通过编程，实现火焰的绘制。
实现交互控制火焰颜色、火焰燃烧方向、贴图形状，通过实验得到火焰贴图大小与火焰效果的关系，并给出代码和结果截图。
基于大规模粒子系统的实时喷泉模拟
基于大规模粒子系统的实时喷泉模拟摘要本文实现了一种新的喷泉模拟方法，与传统的在CPU上实现算法不同的是，本文算法完全基于计算机图形硬件(GPU)来实现，利用图形硬件的大规模并行计算能力，显著的增加了模拟喷泉的粒子数量，提高了渲染速度，同时减轻了CPU的负载，使整个三维场景的绘制更加高效。
关键词粒子系统；GPU；实时；喷泉模拟0 引言自然景物的模拟一直是计算机图形学的研究热点之一。
粒子系统被公认为是模拟自然景物中运动模糊物体非常有效的一种图形生成算法。
目前，在这一领域已经有较多的算法和理论，1983年，Reeves 首先提出了粒子系统为模糊物体建模的方法[1]。
1990年，Karl Sims在超级计算机上实现了粒子系统的并行算法[2]。
随着计算机图形硬件的快速发展，图形处理器（GPU）的计算能力大大增强，在GPU上进行大规模的并行计算成为可能[3]。
2004年，Lutz latta在个人计算机的GPU上实现了并行的粒子系统，能实时处理1，000，000个粒子，并首次提出了大规模粒子系统的概念[4，5]。
2006年，许楠等也在GPU上实现了大规模的粒子系统，用26万个粒子实现了对雨景的模拟[6]。
喷泉的模拟是粒子系统的典型应用，最近对喷泉的研究比较活跃，马骏等利用粒子系统，采用离线渲染的方法来模拟喷泉[7，8]，赵静谧以粒子系统为基础，采用Line方式渲染粒子，结合纹理映射实现了喷泉的实时模拟，其实现的喷泉，粒子数量较小，速度只有20帧/秒[9]。
方建文等利用了GPU的硬件加速功能，以CPU和GPU相结合，实现了对喷泉的实时模拟，在粒子规模小于10，000个的情况下能满足实时的要求[10]。
在做虚拟校园时，我们要模拟一个较大的喷泉，由三组喷泉组成，共72个水柱，为了逼真的模拟喷泉效果，本文采用完全基于GPU的大规模粒子系统，在普通的计算机上，用了大约76，500个粒子，利用GPU大规模并行计算的能力，实现了喷泉的实时模拟。
基于OpenGL与粒子系统实现三维喷泉模拟
基于OpenGL与粒子系统实现三维喷泉模拟
蒋恒恒;汤宝平;章国稳
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2009(017)009
【摘要】喷泉,瀑布、火焰、水流、雨、雪等自然景物具有不规则性、动态性和随机性,模拟十分复杂.模拟自然景物的方法有两种:基于物理建模技术的方法与基于粒子系统建模的方法.运用粒子系统建模方法分析了喷泉水体模型,研究了喷泉水珠粒子产生、运动和消亡的机理,构建出三维喷泉粒子系统模型.采用了三维立体显示技术和纹理映射技术增强喷泉绘制过程中的渲染和真实感.基于OpenGL,采用Visual C++6.0编程实现了三维喷泉模拟.实验结果表明,该方法模拟效果真实,在普通的PC平台上即可满足一般动画的实时需求.
【总页数】4页(P1717-1719,1723)
【作者】蒋恒恒;汤宝平;章国稳
【作者单位】重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400044;重庆通信学院,研究生管理大队,重庆,400035;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400044;重庆大学,机械传动国家重点实验室,重庆,400044
【正文语种】中文
【中图分类】TP520.6030
【相关文献】
1.基于OpenGL的粒子系统的喷泉模拟 [J], 吴鸿基
2.OpenGL中基于粒子系统的喷泉模拟实现 [J], 肖何;何明耘;白忠建
3.基于OpenGL与粒子系统的喷泉模拟实现 [J], 汪继文;郑锋
4.基于OpenGL喷泉粒子系统设计与实现 [J], 刘韬
5.基于粒子系统与OpenGL实现喷泉效果 [J], 张卫国;张丽黎;王占国
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基于粒子系统的虚拟喷泉的仿真与实现的开题报告
基于粒子系统的虚拟喷泉的仿真与实现的开题报告摘要：本文提出了一种基于粒子系统的虚拟喷泉的仿真与实现方案。
首先介绍了喷泉的相关知识，并分析了现有的喷泉仿真方法的优缺点。
然后，介绍了粒子系统的基本原理和应用，并指出了其在虚拟喷泉仿真中的优势。
接着，根据虚拟喷泉的特点，设计了一种基于粒子系统的仿真模型，并对模型进行了具体的实现。
最后，对实现结果进行了测试和评估。
关键词：喷泉；粒子系统；仿真一、研究背景与意义在计算机图形学中，模拟自然现象一直是一个重要的研究方向。
其中，喷泉作为一种美丽的自然景象，具有较高的艺术价值和科学研究价值。
传统喷泉仿真方法主要是基于三维建模和物理仿真，但这种方法需要大量的计算和数据存储，且不能真实地反映喷泉的动态变化过程。
因此，需要一种更加高效、精确的虚拟喷泉仿真方法来满足需求。
粒子系统作为一种流行的计算机图形学技术，已经被广泛应用于各种自然现象的模拟中，如烟雾、火焰、水波等。
与传统的物理仿真方法相比，粒子系统具有更高的计算效率和更好的表现效果，且对系统的交互性能要求较低。
因此，利用粒子系统来模拟虚拟喷泉是一种合理的选择，同时也是本研究的重点。
二、研究现状与问题分析目前，已有一些关于喷泉仿真的研究，其中主要是基于物理仿真和建模的方法。
例如，基于质点弹簧系统的物理仿真方法可以较为真实地反映喷泉的水流形态和流速，但这种方法需要大量的计算和存储资源。
而基于三维建模的方法可以更精细地展现喷泉的外观设计和细节，但缺少喷泉动态变化的特点。
基于粒子系统的虚拟喷泉仿真方法可以较好地解决上述问题。
粒子系统是通过对虚拟物体进行粒子化处理，用质点代表物体的各个部分，然后根据物理规律进行运动和交互，达到模拟物体运动的效果。
本文旨在探究基于粒子系统的虚拟喷泉仿真方法，并研究如何利用粒子系统模拟喷泉的外观、流动和水滴飞溅等特征。
三、研究方法与思路首先对喷泉的动态特征进行分析，进而设计一种基于粒子系统的虚拟喷泉仿真模型。
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基于OpenGL喷泉粒子系统设计与实现
【摘要】虚拟场景中的自然景物模拟已经成为计算机图形学的一个研究热点。
使用粒子系统能够相对充分地体现自然景观中模糊物体的随机性和动态性，得到良好的模拟效果。
本文结合实际情况，在深入分析粒子系统理论基础上，结合Windows XP和Microsoft VC++6.0编译环境为开发平台，基于OpenGL图形库设计并实现了一个用于常见自然景物模拟的
3D粒子特效系统，完成了喷泉的模拟。
【关键词】粒子系统；喷泉；OpenGL
【Abstract】Nature sceneries simulation in virtual scene has been research highlight of Computer Graphics. The particle system can sufficiently reflect the dynamicity and randomness
of the fuzzy objects which can simulate these complex
three-dimensional nature sceneries.So，the thesis developed a three-dimensional particle special effects system for usual nature sceneries simulation.Which used Windows XP and Microsoft VC++6.0 compiler environment respectively as development platform，OpenGL as its graphics library，and particle system theory as its theoretical basis.It finished the simulatons of nature sceneries fountains.
【Key words】Particle system；Spraying fountains；OpenGL
0 引言
本文重点研究了OpenGL 三维图形开发一些关键技术的实现方法与步骤。
通过OpenGL 与VC++6.0 编程开发实现了三维喷泉场景模型的一个实例，在实例中综合运用灯光、材质及纹理效果构造了一个逼真的三维喷泉场景模型场景，并实现了一些常用的交互操作功能。
1 喷泉粒子的属性具体分析
下面，将结合喷泉模型来介绍喷泉粒子的各个属性：
（1）喷泉粒子的空间位置属性
喷泉粒子系统中所模拟的喷泉具有特定的位置，并非要布满整个可视区域。
日常生活中我们所看见的喷泉通常都是往上喷出，并以抛物线的形式喷射。
因此，喷泉所喷射出的每一颗粒子都是相对均匀的分布在一个圆柱体的内。
喷泉的喷头一开始喷射出来的是竖直向上的水柱，因此需要通过相应的算法在VC++6.0平台上利用OpenGL的代码将喷泉粒子初始化，并且分布设定的圆柱体内，为了使粒子产生的位置看起来是从同一个一个中心点喷出的，设定的圆柱体的轴心必须与显示空间的y轴平行。
喷泉粒子分布如图1所示。
（2）喷泉粒子的运动属性
喷泉的水柱通常是从喷头里面垂直向上的喷出来的，但
是每一颗粒子在虚拟系统里面又是需要配置相应的重力属性，这要它才能够像现实中的水粒子，受到重力的作用，落到地面。
每颗粒子从喷头喷射出都做自由落体运动，直到降落到水池中完成循环。
每颗粒子的初始化后的速度为：公式中的R和r分别为喷泉粒子系统设定的圆柱体的半径和每颗喷泉粒子到圆柱体中心轴的距离，θ为散射角，如图2所示。
是变化不确定的速度，由相应的算法通过代码的确定的速度与方向。
（3）喷泉粒子的生存属性
喷泉的粒子也是存在生存属性的，可以通过循环的算法来控制粒子的生存属性，例如喷泉粒子在粒子系统中正常的运动，随着时间的推移，粒子的生命周期到期时就自然消亡，并且系统自动删除死亡粒子；还有就是粒子的运动范围超出了喷泉粒子系统所设定的圆柱体的范围，则粒子就自然消亡，系统自动删除死亡粒子。
2 喷泉粒子的运动轨迹分析
喷泉粒子在喷泉粒子系统中运动的力学分析，每颗粒子就如同现实中一样，在垂直方向是受到地球引力和空气阻力的合力，次合力的方向向下，而在水平方向可以通过风力来影响每颗粒子的运动方向。
可以根据风力的随机性，在x轴方向和z轴方向上进行力学分解，然后通过算法和代码来实
现系统中风力的不确定性。
为了准确的描述喷泉粒子运动可以通过以下公式的解释：
每颗粒子速度的方向由P和Y表示，V是每颗粒子的最初速度，R则是[0，1]之间的任意值，Var是每颗粒子速度的变化范围，Rand（Var）是取[-Var.Var]内的任意速度值，分别是每颗粒子的初速度的方向与X，Y，Z轴之间的夹角，θ是每颗粒子所散射的角度，Rand 取内的任意角度。
通过对每颗粒子的力学分析，粒子所受合力是由地球引力G、空气阻力f以及风力w的合力，在合力的作用下，每颗粒子的位置和速度都在随机的，在t1+t2这段时间内每颗粒子的速度v（vx，vy，vz）和空间位置p（px，py，pz）分别表示为：
式中，v（vx，vy，vz）表示t时刻喷泉粒子的速度；p （px，py，pz）表示t时刻喷泉粒子的位置，WinV表示风力的速度，α表示水平方向上风向的角度，f表示空气的浮力，Rand（θ）是随机函数，表示风速干扰量。
3 喷泉粒子系统实现的工作流程图（图3）
4 结论
本文是基于OpenGL的喷泉粒子系统设计与实现，使用户在客户端（vc++ 6.0工具）就能实现喷泉粒子系统的查看、以及对喷泉粒子系统的相关控制。
在研究本设计过程中，需
求阶段，本文主要分析本系统所面向的用户，从用户的角度去分析功能。
在完成了基本的功能设计同时，成功之处总结如下：
（1）通过在VC++6.0平台上，利用OpenGL相关的函数，对喷泉粒子系统的场景的绘制，包括，地面，以及水池台的绘制。
（2）通过在VC++6.0平台上，利用OpenGL相关的函数，成功实现了，对喷泉粒子的初始化的渲染。
通过创建一个摄像机模块，实现了用户可以在喷泉粒子系统的场景漫游，从多角度观看喷泉外形。
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[责任编辑：杨玉洁]。