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文档简介

分形图形的生成——粒子系统粒子系统ParticleSystemW.T.Reeves1983年提出，模拟模糊自然景物的最重要最成功的一种算法最初引入是为了模拟火焰跳动的火焰——喷出许多粒子的火山1985年，Reeves和Blau进一步发展了粒子系统维妙维肖的模拟了小草随风摇曳的景象粒子系统基本思想造型和动画是一个有机的整体单个随时间变化的粒子(Particle)作为景物造型的基本元素景物被定义为由成千上万个不规则的、随机分布的粒子组成由一组粒子构成的系统每个粒子有一个生命周期包括出生、成长、死亡等几个阶段不断有新的粒子加入，并有旧的粒子消失每个粒子都有一组随机取值的属性初始位置、速度、运动方向、初始大小、形状、颜色、透明度等粒子系统模拟动态自然景物的过程生成新的粒子，分别赋予不同的属性以及生命周期，将新粒子加到系统中删去系统中老的已经死亡的粒子根据粒子的属性，按适当的运动模型或规则，对余下的存活粒子的运动进行控制绘制当前系统中存活的所有粒子本质是随机模型采用随机过程的方法，实现粒子在“出生”、“生长”、“死亡”三个阶段的不确定性粒子系统控制粒子的生成（粒子的数量）通过随机过程来控制通过控制每一帧（每个时间间隔内）新增的粒子数和死亡的粒子数，来控制粒子系统中粒子的数量该值将直接影响要模拟对象的密度一般方法先确定每个粒子的变化范围变化范围由给定的平均期望值和最大方差来确定然后在该范围内随机地确定它的值

粒子系统控制每帧的粒子数的两种方法指定每帧画面新粒子平均数𝑀𝑒𝑎𝑛𝑃𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑙𝑒𝑠，以及最大变化范围𝑉𝑎𝑟𝑃𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑙𝑒𝑠，第𝑗帧中生成的粒子数为

2.新产生的粒子数取决于物体的屏幕尺寸。指定屏幕窗口单位面积上的新粒子平均数𝑀𝑒𝑎𝑛𝑃𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑙𝑒𝑠，以及最大变化范围𝑉𝑎𝑟𝑃𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑙𝑒𝑠，根据物体覆盖的屏幕尺寸𝑊𝑖𝑛𝑑𝑜𝑤𝐴𝑟𝑒𝑎确定当前窗口中需要生成的粒子

粒子系统指定粒子的属性在自然景观模拟中，粒子的各个属性取值必须满足待描述自然现象的物理特征粒子的基本属性包括：（1）初始位置（2）初始运动速度、加速度和方向（3）初始颜色（4）初始透明度（5）初始形状大小（6）生命周期粒子系统控制粒子的运动与变化粒子的运动由一定的规则控制，可与任何描述物体运动和特征的物理模型结合例如，Newton运动定律等在生长过程中，粒子的属性被随机地改变粒子的大小和形状随时间变化在不同的阶段粒子具有不同的形态和属性（位置和速度），粒子形状可以是小球、椭球、立方体或其它形状其它性质如粒子透明度、颜色和移动等都随机地变化控制粒子的消失当粒子某一属性达到其指定的阈值（如生命周期）时该粒子将从粒子系统中消失，同时，释放其占有的资源

粒子系统应用动态模糊自然景物模拟擅长描述不规则、结构随时间而变化的对象，表现不规则物体的随机动态特性自然现象，密集场景，真实的物理过程如跳动的火焰、烟雾、下雨、行云、远处随风摇曳的树林和草丛等电视电影的特技制作已成功地应用于著名动画软件Alias|Wa

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