[發明專利]一種基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法

在審

• 申請號: 201910614193.2
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110310348A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 冉小軍
• 申請（專利權）人: 四川三秦電氣有限責任公司
• 主分類號: G06T13/20
• 分類號: G06T13/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

1.一種基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.通過粒子系統模擬三維火焰；

S2.對系統中的火焰粒子進行紋理渲染；

S3.模擬火勢蔓延。

2.根據權利要求1所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，所述步驟S1包括以下步驟：

S11.生成火焰粒子；

S12.模擬火焰粒子的運動變化。

3.根據權利要求2所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，在所述步驟S11中，采用正四面體作為火焰基本粒子的幾何模型。

4.根據權利要求2所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，在所述步驟S12中，將火焰活動時的運動場簡化為重力場、風力場和熱浮力場；

所述重力場中的力沿Y軸負方向；

所述風力場中的力通過隨機函數設置；

所述熱浮力場中的力沿Y軸正方向，且所述熱浮力場中的力的大小與粒子到燃點的距離的平方呈正比。

5.根據權利要求1所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下步驟：

S21.描述紋理片的運動變化特征；

S22.選擇紋理片；

S23.確定紋理片的旋轉角度。

6.根據權利要求5所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，所述步驟S21中，所述紋理片的運動變化特征為：

TextureP.y+＝STEP

TextureP.z+＝rand()

其中，為采用的類二次指數曲線函數，C₁是整體調節常數；rand()用來產生隨機擾動；STEP為變化步長；TextureP為第P號紋理圖片；x、y、z為紋理片的中心在三維直角坐標系中的坐標值。

7.根據權利要求6所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，通過控制TextureP.size的值控制紋理片的大小：

當TextureP.life∈(0,b)時候，紋理片不斷增大；

當TextureP.life∈(b,∞)時候，紋理片不斷減小；

TextureP.life為第P號紋理圖片的生命期；

b為燃燒的中心。

8.根據權利要求7所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，在所述步驟S23中，通過以下賦值語句實現紋理片旋轉角度的確定：

TextureP.rot_x＝Rotated.rot_x

TextureP.rot_y＝Rotated.rot_y

TextureP.rot_z＝Rotated.rot_z

其中Rotated.rot_x為三維場景視角下，x軸的視線偏移角；

Rotated.rot_y為三維場景視角下，y軸的視線偏移角；

Rotated.rot_z為三維場景視角下，z軸的視線偏移角。

9.根據權利要求1所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，所述步驟S3中包括以下步驟：

S31.確定蔓延過程中的參數；

S32.粒子系統實現；

S33.坐標變換。

10.根據權利要求9所述的基于粒子系統的三維火焰動態模擬方法，其特征在于，在所述步驟S31中，所述蔓延過程中的參數包括火焰蔓延的速率、風速、所述風速的修正系數、坡度、所述坡度的修正系數以及火焰反應強度；

在所述步驟S33中，假設紋理圖案定義在紋理空間中的一個正交坐標系(u,v)中，三維場景定義在景物空間的正交坐標系(x,y,z)中，三維場景在參數空間(θ,φ)中的表示是x(θ,φ)，y(θ,φ)，z(θ,φ)，則從紋理空間到參數空間的映射關系為：

θ＝f(u,v),φ＝g(u,v)

從參數空間到紋理空間的逆映射是：

u＝r(θ,φ),v＝s(θ,φ)。