基于OPENGL的火焰视景仿真系统开发开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

系统仿真是近些年以来发展起来的一门综合性很强的新型技术，运用计算机，把一些非常简单的体素作为基本元素来构建复杂的物体，为自然界流动性物体（如火、水、云、烟、雾等）的模拟提供了强有力的技术，它一直是计算机图形学最具有挑战性的问题之一[2]。火焰仿真在灾害与事故分析研究中有重要意义和作用。由于火焰自身没有固定的几何外型，传统的曲线、曲面对构建良好的火焰模型难以应用。如何能实现更真实的火焰模型，实现其交互性，是目前计算机图形学面临的一个很难的问题。这种火焰视景仿真系统的研究能够让我们对不可预测的领域有一个基本的认识，有效认识到一系列事件的发生会产生什么样的影响，作为预测事情发生的一定依据。三维模型无论是在直观上的视觉感受还是在空间分析等方面都是有突出优势的，我们利用opengl(opengraphicslibrary)提供的api函数来实现相应的可视化功能。

1.2国内外研究现状

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

2.1.1opengl原理

opengl是功能强大的开放式图形库，实现vc 和opengl图形接口主要的两步工作是像素格式设置和关联dc(devicecontext)和rc(renderingcontext).在vc 下通过创建工程并加入支持opengl的连接库和头文件、设置opengl支持的windows窗口风格等,从而构建图形开发环境[7]。opengl定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的标准，显卡通常有opengl的实现，opengl被当作客户端-服务器系统来实现的，应用程序是客户端，图形硬件厂商提供的opengl实现是服务器。客户端程序需要调用opengl的接口实现3d渲染，那么opengl命令和数据会缓存在ram中，在一定条件下，会将这些命令和数据通过cpu时钟发送到vram（显存），在gpu的控制下，使用vram中的数据和命令，完成图形的渲染，并将结果存入帧缓冲区中，帧缓冲区中的帧终会被发送到显示器上，显示出结果。opengl中的顶点、像素等数据需要通过不同阶段的处理，才能产生最后的可视图像，这个过程就是图形渲染管线。像素和顶点数据可以选择存储在显示列表中，用于加速渲染速度。顶点数据经过求值器，产生法向量、纹理坐标、点的空间坐标等，通过顶点操作和图元装配，生成相应的像素信息，进行光栅化（把几何和像素数据转化成片段）处理，每个片段块对应帧缓冲区中的一个像素。其中，顶点操作和图元装配中又可以细分出一条渲染管线，这里称为顶点处理管线。在光栅化完成后，还可以根据命令，对每个像素进行处理，最后写入帧缓冲区内。在其中顶点的处理管线首先顶点数据在模型矩阵的功能下完成变换，之后需要架设摄像机，然后才能够观察到模型，架设摄像机，是视图矩阵实现的功能，把这两部分统一起来，就得到模型视图矩阵。投影矩阵在完成虚拟投影点的计算后，由于遮挡的原因，我们要用裁剪处理来裁剪掉被阻挡的模型，最后，根据屏幕的长宽，把虚拟屏幕映射到真实屏幕上。

3. 研究计划与安排

2016.1.23—2016.3.7：阅读文献，完成开题报告；翻译英文资料（不少于5000汉字），并交予指导教师检查。

2016.3.8—2016.3.31：熟悉所选用的开发平台，运用所学的软件设计理论，完成整个系统的前期设计工作。

2016.4.1—2016.4.30：进行系统的编码、调试、集成、测试工作。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]宇亚卫.基于粒子系统的三维火焰模拟[d].西安科技大学,2006.

[2]桂振东.基于opengl子函数构建三维实体图形库[d].沈阳理工大学,2010.

[3]刘红霞.基于粒子系统的火焰模拟方法研究[d].河北工程大学,2011.