3.6 粒子爆炸效果

    爆炸效果的模拟通常用纹理循环贴图的方式来实现，但由于图源、处理等方面原因，存在样式单一、立体感差、人工痕迹多等问题，效果一般。而用粒子系统对爆炸过程进行模拟与之相比，有样式多样、人工痕迹少、效果逼真等特点。

    粒子系统是用基本粒子群来描述物体的属性及其变化，这些基本粒子可以是一个象素，可以是一些简单的绘图图元，它们的集合确定了物体的基本形态。用粒子系统对爆炸过程进行模拟包括爆炸焰火和爆炸物飞溅的效果仿真。

    3.6.1 爆炸焰火仿真

    逼真的焰火效果的仿真是比较困难的，使用简单的循环贴图的方式来实现，样式单一；使用粒子系统的方式来实现，实时性要受到影响（尤其是连、排集火时）。为此，我们采用一种利用循环贴图的方式制作多组焰火效果，在程序中随机调用的方式来进行焰火效果的仿真。实践证明，该方法不仅实时性好，而且较好地解决样式单一、真实感不高的问题。

    3.6.2 爆炸物飞溅仿真

    用粒子系统对爆炸物飞溅仿真不需要很多的粒子，且样式随机。用粒子系统对爆炸物飞溅过程进行模拟有如下几个特点：

    1、爆炸过程中，粒子只在初始帧产生，而在随后的帧序列中只要改变在初始帧产生的粒子运动属性即可。

    2、由于实际爆炸产生的碎片形状可以多种多样，显然要完全模拟实际情况是不可能的。但可以通过建模预先定义一系列不同形状的爆炸碎片（如：三角面片、长方体、多面体），然后用随机函数为爆炸粒子增加形状属性。

    3、爆炸过程中，各粒子除了在速度方向上的运动外，还有绕x,y,z 三轴的旋转运动。假设粒子与x,y,z 三轴正向所成的角度分别为：p，h 和r，而绕三轴的转动角速度分别为：ωx, ωy 和ωz，则第i f 帧时粒子与x,y,z 三轴所成的夹角为：

    4、由于重力的作用，各碎片的运动轨迹应为抛物线运动，直至最后坠落在地面上。此条件也是粒子的死亡条件。假设粒子在y 轴上的运动速度为y v ，则在第i f 帧时有：

    4 结束语

    迫击炮射击模拟训练系统已经研制成功，在石家庄陆军学院安装了一套82 式迫击炮射击模拟训练系统，应用上述视景仿真技术成功地营造出了一个形象逼真、沉浸感强的野外战场视景，取得了良好效果。

图6 2m×9m 的三屏投影

    参考文献

    【1】华希坤 刘东义等，《迫击炮射击教材》 海潮出版社 2000 年

    【2】华希坤 刘东义等，《炮兵观测教材》 海潮出版社 2000 年

    【3】Quantum3D, Inc，《OpenGVS 4.3 Programming Guide》 Quantum3D, Inc 1999 年。

    【4】郭齐胜等，《实时视景仿真技术》 系统仿真学报 2001 年增刊

    【5】张 芹 谢隽毅等，《火焰、烟、云等不规则物体的建模方法研究综述》中国图象图形学报 2000 年