ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Vũ Đức Thông
Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng lửa
bằng phương pháp Partical và ứng dụng
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội - 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HọC CÔNG NGHỆ
Vũ Đức Thông
Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng lửa
bằng phương pháp Partical và ứng dụng
Ngành : Công nghệ thông tin
Chuyên ngành : Hệ thống thông tin
Mã số : 60.48.05
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Người hướng dẫn khoa học: pgs. Ts. Đỗ Năng Toàn
Hà Nội - 2010
1
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU 3
CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ MÔ PHỎNG LỬA 5
5
5
1.1.2.
6
7
8
11
11
11
13
CHƢƠNG 2: MÔ PHỎNG LỬA BẰNG PHƢƠNG PHÁP PARTICLE 15
2.1.
15
15
16
17
2.1.3.1 18
19
21
2.1.3.4. Render particle 21
22
2.1.3 23
2.1.4.
23
icle System 30
30
32
32
2
33
34
CHƢƠNG 3: CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 36
36
45
3.2.1. VRML 45
3.2.2. Billboard 47
PHẦN KẾT LUẬN 49
49
2.
49
50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
3
PHẦN MỞ ĐẦU
, . Mô
mô p
.
. Do
t
,
.
, ph
,
,
,
.
,
.
.
Nghiên cƣ
́
u ky
̃
thuâ
̣
t mô pho
̉
ng lƣ
̉
a bă
̀
ng phƣơng pha
́
p Partical v ng
dng”.
4
CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ MÔ PHỎNG LỬA
.
,
CHƢƠNG 2: MÔ PHỎNG LỬA BẰNG KỸ THUẬT PARTICLE
,
Patical, Patical system. C
Particle, Patical system
ch
pháp Particle System.
CHƢƠNG 3: CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM
trình bày
Particle
system
nên
,
khi
,
,
.
5
CHƢƠNG 1:
KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ MÔ PHỎNG LỬA
Tổng quan về thực tại ảo v hệ thống thực tại ảo
Mô phỏng lửa v ý nghĩa
1.1. Tổng quan về thực tại ảo
1.1.1. Định nghĩa
VR- Virtual Reality -
"virtual reality" - -
- California, m
sau:
VR- Thực Tế Ảo là một hệ thống giao diện cấp cao giữa Người sử dụng và
Máy tính. Hệ thống này mô phỏng các sự vật và hiện tượng theo thời gian thực
có tương tác với người sử dụng qua tổng hợp các kênh cảm giác. Đó là ngũ giác
gồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác, vị giác.[4](approve sites)
thính giác hay các giác qu
6
1.1.2. Đặc điểm ca một hệ thống thực tại ảo :
-time interacti
video game.
uy nhiên VR
-
7
nhà phát tr
- -
- Immersion- Imagination).
1.1.3. Một số loại hệ thống thực tại ảo
Kr
-
tro
8
1.1.4. Các thnh phần ca một hệ thống thực tại ảo
HW (phần cứng)
m:
Các thiết bị đầu vào (Input devices): Chúng b
-
-
-gloves).
Các thiết bị đầu ra (Output devices):
-
Bộ giả lập thực tại (reality simulator)
cabin l
Ứng dng (application)
(si
phí) Open GL, Open Scene Graph?, Open SG?, C++, Java 3 D?, VRML, X 3
9
D? World Tool Kit?, People Shop?,Ve
Ga?
ng.
Không gian trong thế giới ảo (World Space)
-các-
-các-
Cơ sở dữ liệu cho thế giới ảo (World Database)
trong vi
10
Phần cứng của hệ thống thực tại ảo
-
Wo W?
IBM, Apple Macintosh
-
nâng cao (Advanced VR -
-
11
SIMNET là
1.1.5. Một số ng dng chính ca VR
- -
(approve sites)
1.2. Mô phỏng lửa v ý nghĩa
1.2.1. Tầm quan trọng ca lửa v mô phỏng lửa
.
khai.
C
12
Hình 1: Cháy Canifornia 2009
Hình 2: Cháy rừng Nga năm 2010
N
nên
Khi
: trong h và game
vi tính.
, trong
13
1.2.2. Tổng quát về mô phỏng lửa
, ,
g tin
5]
14
DAS (Dynamic Animations Syste
dùng [6
7].
Hình 3:Wildland Fire Simulation
15
Hình 4: Fire Dynamics Simulator
CHƢƠNG 2:
MÔ PHỎNG LỬA BẰNG PHƢƠNG PHÁP PARTICLE
Cơ sơ
̉
ly
́
thuyê
́
t đê
̉
xây dƣ
̣
ng ky
̃
thuâ
̣
t mô pho
̉
ng lƣ
̉
a
Mô phỏng lửa bằng Particle
2.1. Cơ sơ
̉
ly
́
thuyê
́
t đê
̉
xây dƣ
̣
ng ky
̃
thuâ
̣
t mô pho
̉
ng lƣ
̉
a
2.1.1. Định nghĩa Particle System
Một Particle System là một tập hợp các thành phần hay các hạt (particle)
riêng biệt. Particle System điều khiển tập particle đó, cho phép chúng hoạt
động một cách tự động nhưng với một số thuộc tính chung nhất định. [8]
16
2.1.2. Đặc tính ca Particle System
1.
2.
3.
1. thành
2.
3.
.
17
1962, Asteroids
Cosmos,
2.1.3 Mô hình mô phỏng bằng phƣơng pháp Partical
1.
2.
3.
4.
5.
khung hình (frame buffer).
18
2.1.3.1. Sự khởi tạo ra các particle
1.
f là:
N
f
= Mean
f
+ Rand()
Var
f
(1)
Rand()
-1, 1]; Mean
f
Var
f
là
2.
N
f
= (Mean
saf
+ Rand()
Var
saf
)
ScreenArea
(2)
Mean
saf
tích màn hình, Var
saf
ScreenArea là
Mean
f
= InitialMean
+ DeltaMean
(f – f
0
)
(3)
Hay:
19
Mean
saf
= InitialMean
sa
+ DeltaMean
sa
(f – f
0
)
(4)
f , f
0
InitialMean
DeltaMean
DeltaMean và DeltaMean
sa
là
Particle System.
nh rõ f
0
2.1.3.2. Các thuộc tính ca particle
1.
2. g)
3.
4.
5.
6.
7.
kính r tròn bán kính r
h w
20
Hình. 1. Particle System
InitialSpeed = MeanSpeed
+ Rand()
VarSpeed
(5)
MeanSpeed
VarSpeed
InitialColor
R
= MeanColor
R
+ Rand()
VarColor
R
InitialColor
G
= MeanColor
G
+ Rand()
VarColor
G
InitialColor
B
= MeanColor
B
+ Rand()
VarColor
B
(6)
màu RGB.
21
2.1.3.3. Chuyển động ca các particle
C
2.1.3.4. Render particle
particle khá (
ình
22
sáng.
Hình 2-1: Kĩ thuật Anti-Aliased
2.1.3.5. Sự phân cấp ca Particle System
g
23
Particle Sy
2.1.3.6. Sự chết ca particle
2.1.4. Sƣ
̉
du
̣
ng Partical system cho vu
̣
cháy nổ
r Trek II: The Wrath of Khan [9
B
hành tinh:
Partical system,
NPartical Partical system. Hình 2 minh
Partical system