基于VEGA的虚拟战场中雨雪特效模拟
基于ＶＥＧＡ的虚拟战场中雨雪特效模拟
作者：聂文兵
来源：《现代电子技术》2009年第10期
摘要:雨雪是一种重要的自然现象,对雨雪特效的模拟可以大大提高虚拟战场的逼真度。在分析粒子系统创建自定义特效的基础上,利用视景仿真工具Vega实现了虚拟战场中的雨雪特效模拟。使用坐标平移的方法,把特效位置定位于视点前,使其漫游时始终在视点前面,从而达到整个虚拟战场场景充满雨雪特效的效果。
关键词:虚拟战场;Vega;粒子系统;特效;模拟
中图分类号:TP391文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2009)10-048-03
Simulation of Rain and Snow in Virtual Battle Based on VEGA
NIE Wenbing
(Unit Battle Lab of Nanchang Army Academy,Nanchang,330103,China)
Abstract: Rain and snow is important phenomena of nature,simulation of rain and snow special-effect can improve lifelike qualities of virtual battle.Simulation of rain and snow special-effect in virtual battle based on analyzing creating of user-defined special-effect,and the effectiveness of filling rain and snow special-effect in virtual battle by using method of coordination transformation are implemented.
Keywords:virtual battle;Vega;particle system;special-effect;simulation
0 引言
虚拟战场的目的就是让指挥员能够充分利用虚拟作战环境实施指挥活动。作战环境千变万化,天气因素、昼夜影响等自然条件都会给作战指挥带来不同程度地干扰,为确保虚拟战场能最大限度的提供一个多样化的训练场景,给指挥员创造更好地发挥指挥才能,体现指挥艺术的机会,同时增加虚拟战场的真实性和实用性,就需要在虚拟战场中创建包括雾、雨、雪等天气环境。
Vega是美国MultiGen-Paradigm公司用于虚拟现实、实时视景仿真、声音仿真以及其他可视化领域的世界领先级视景开发软件。它可直接使用其自身提供的功能函数库开发三维场景中所需要的大多数特殊效果,从而大大提高了可视化仿真特殊效果部分的开发效率。基于Vega开发平台,实现了虚拟战场中雨雪特效的模拟。
1 利用粒子系统创建自定义特效
在虚拟战场中,有些诸如烟雾、火焰、雨雪等自然现象和不规则对象,它们不仅有复杂的逻辑结构,而且还会动态地发生变换,很难用传统的几何建模方式来表现。粒子系统(Particle System)是迄今为止计算机图形学中用于描述不规则对象最成熟的理论之一,也是视景仿真领域模拟自
然现象和特殊效果的方法中视觉效果最好的一种。粒子系统的基本思想是,采用大量具有一定
生命和属性的微小粒子图元作为基本元素来描述不规则对象。粒子系统中的每一个粒子具有形状、大小、颜色、透明度、运动速度、运动方向、生命周期等相关属性,其中很多属性都可以
是时间的函数。随着时间的推移,每个粒子都会经历“产生”、“活动”和“消亡”三个阶段。特定的粒子系统一般都是基于物理模型的,这样才能模拟出真实的效果,比如对重力场的模拟,对自然风的模拟等。一般而言,创建特定的粒子系统是一个比较复杂的过程,不仅要考虑真实的物理模型和相应的动力学规律,还需要对粒子的大量属性分别设置。
1.1 典型粒子的基本属性
典型粒子的基本属性包括:
(1) 粒子生命周期(Life Cycle);
(2) 粒子个数(N.Particles);
(3) 粒子源(Particle Source);
(4) 粒子速度分布(Velocity Distribution);
(5) 粒子运动边界盒(Bounding Box);
(6) 粒子发射类型(Flow Type);
(7) 重力矢量(Gravity Vector)。
1.2 粒子系统中和时间相联系的属性
粒子系统中和时间相联系的属性有:
(1) 速度矢量(Velocity Vector);
(2) 风速矢量(Wind Velocity Vector);
(3) 球形速度(Spherical Velocity);
(4) 随机速度(Random Velocity)。