应用粒子系统构建云雾模型

郭烨旻

（吉林省国际商务学校，吉林长春 130012）

粒子系统（Particle System）是Reeves在1983年提出的利用粒子模拟自然场景的一种技术，多用于模拟雨、雪、水流、爆炸、烟雾等场景［1］。由于这些场景都是根据物理模型计算出来的，也可以说，粒子系统是基于物理原理的一种建模方法。在本文中首先使用粒子系统建立云雾的三维框架模型，在形成的框架中使用过程纹理函数对云模型进行纹理映射，最后应用公告板技术完成云模型的绘制。

1 使用粒子系统建立云的3D框架

应用粒子系统将景物定义为由成千上万个不规则并且是随机分布的粒子组成，每个粒子都有一定的生命周期，每时每刻都在不断地运动和改变形态，由诸多粒子的集合而不是个别粒子形成了景物的整体形态和特征以及动态变化［2］。

通过控制粒子的运动将云的扩散以及气流对云的作用表示出来，在这一变化发生的过程中由粒子的分布规律以及浓度属性得到总的粒子分布浓度场。其中粒子的主要属性为：粒子的速度、位置、加速度、作用半径以及浓度函数。粒子的作用半径和浓度函数之间的关系如图1所示。

图1 半径和浓度函数之间的关系

其中粒子的作用半径为R，通过系统设置浓度域值p，通过解方程f（R,t）=p，得以确定粒子的作用范围R。现实生活中，自然界的云其实是由无数个液态的小水珠集合在一起形成的，所以在进行云模型架构时使用粒子代替小水珠，模型的构建过程如图2所示。

图2 模型的构建过程