（完整版）基于OpenGL的雪粒子系统设计与实现毕业论文

5 系统测试内容 ..................................................

5.1 系统测试任务 .............................................

7 性能测试内容 ..................................................

五、用户操作手册 ..........................................................................................................

1引言 ...........................................................

1.1 编写目的 .................................................

1.2 预期读者和阅读建议 .......................................

2 软件概述 ......................................................

2.1 功能 .....................................................

2.2 性能 .....................................................

3 运行环境 ......................................................

3.1 硬件 .....................................................

3.2 支持软件 .................................................

4 使用说明 ......................................................

4.1 安装和初始化 .............................................

4.2 主要功能使用举例 .........................................

4.3 出错和恢复 ...............................................

5.用户操作手册 ..................................................

六、项目开发总结报告 ..................................................................................................

七、参考文献 ..................................................................................................................

一、需求分析报告

1 引言

在虚拟场景中，自然景物的模拟一直是计算机图形学领域中的热点研究内容。喷泉、瀑布、火焰、水流、雨、雪等自然景物与传统的规则几何物体不同，它们拥有大量的细节信息和形状的随机变化。因此，这些自然景物的模拟相对比较困难，需要借助粒子系统建模使其充分体现自然景观中模糊物体的随机性和动态性，以便达到良好的模拟效果。

粒子系统理论经历多年的发展和完善，已被广泛应用于虚拟现实、三维仿真、游戏开发、电影特效、可视化等领域。本文结合这一实际情况，以前人的研究工作为背景和基础，以真实感和系统实时性以及友好的人机交互性为目标，在深入分析粒子系统理论基础上，结合Windows 7操作系统和Microsoft VC++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自然景物模拟的粒子特效系统，完成了雪花场景模拟。主要工作如下：

(1) 深入研究粒子系统理论及其应用，详细分析粒子系统的基本原理，总结粒子系统基本模型、粒子系统通用结构和粒子系统的算法框架。

(2) 简化雪景的数学模型，总结出雪粒子系统模型。

(3) 设计并实现一个用于常见自然景物模拟的粒子特效系统。 (4) 通过模拟雪花场景验证系统的有效性和实时性。

1.1 编写目的

雪花粒子系统,这款软件是利用了最新的OPenGL语言进行编写，OPenGL可以说是一款很新，很实用的语言,他完全实现了面向对象的开发环境，遵循 C++的环境的编程语言。它在雪花粒子系统中实现交互性、数据处理以及其他功能。

这份文档的编写目的既是为了明确本系统开发过程中所有既定设计问题，也是为了帮助开发人员在开发过程中保证工作效率和系统内容与设计者意图一致。

这份文档将对系统进行详细的说明，致力于使阅读者和用户能通过该文档对整个雪花粒子系统有一个全面的了解。

1.2 开发目的及意义

虚拟现实技术是当今计算机信息科学领域中研究的热门方向之一，虚拟场景是虚拟现实系统中重要的组成部分，在虚拟场景模拟生活中的自然景物一直是计算机图形学领域中的研究内容。

在虚拟场景的研究中，传统的建模方法一般只适用于外形比较规则的形体，对于雨、雪瀑布、喷泉等没有固定形状，甚至随着外部环境或者其他因素的改变而改变的物质建模，传统的方法就无能为力了。1983年，William T. Reeves提出使用粒子系统的方法来模拟这些模糊物体，这一难题才迎刃而解。

粒子系统使用基本的简单质点来构建模型，代替了以前使用三角形甚至适用曲线来定义物体的方法。粒子系统中的每个粒子都拥有自己的属性，如位置、颜色、形状或大小等，这些属性可以随着时间随机的变化，从而形成由大量粒子构成的物质模型的整体形态和特征以

及细节的动态变化。

粒子系统能充分体现出不规则模糊物体的随机性和动态性，主要优点是可以利用非常简单的元素来构造复杂的物体，它为雨、雪、喷泉、瀑布、草地等自然景观的造型功能提供了强有力的技术手段。因此，粒子系统被广泛应用于计算机图形学中不规则物体的模拟领域，成为国内外研究的热点。

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。

VR思想的起源可追溯到1965年Ivan Sutherland在IFIP会议上的<<终极的显示>>报告，而Virtual Reality一词是80年代初美国VPL公司的创建人之一Jaron Lanier提出来的。VR系统在若干领域的成功应用，导致了它在90年代的兴起。虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能计算技术，而且涉及数学、物理、通信，甚至与气象、地理、美学、心理学和社会学等相关。

VR[1]可以应用在商业上，创建虚拟商店、虚拟房地产漫游、建筑物可视化、虚拟旅游景点漫游、虚拟博物馆等。例如日本就出现了可以帮助顾客买房、购房的虚拟现实服务，在日本松下公司的“虚拟厨房”里，顾客可以把自己想买的设备和餐具安置在厨房的相应地方，看看是否合适，虽然认识到这一切都是虚拟的，但还是会被它的那逼真的效果所迷惑，一不小心就会全身心的投入进去，并且最终买走了