虚拟漫游烟雾火焰天气等真实场景设计以及实现virtualroamingrealscenedesignandimpleme
摘 要摘 要随着虚拟现实(VR)技术不断革新，虚拟漫游技术的研发和应用也逐渐进入发展的快车道，并且广泛应用于建筑、消防、游戏、军事、航空航天等各个领域。沉浸感、交互性和构想性是虚拟漫游技术的三个重要特性，与沿用固定漫游路径等手段的其他漫游技术相比，在场景模拟和系统实方面提升了仿真度，注重改善用户体验。本毕业设计通过运用虚拟漫游技术与3D仿真技术。致力于最大程度模拟各种真实场景，使虚拟漫游系统的构建更具真实性。该毕业设计使用了3Dmax为开发工具，对烟雾、火焰、天气等真实场景进行设计和模拟。通过对火焰、烟雾、天气等真实场景调研之后确定真实的需求参数，绘制烟雾、火焰等实体的模型基本体并实现多种规格，在渲染贴图之后根据参数进行动态调节。本文主要介绍场景模拟的设计实现过程，以及在进行火焰、烟雾等真实场景模拟过程当中着重使用到的粒子系统，并对粒子算法做出一定分析研究。关键词虚拟漫游；3dmax；粒子系统；渲染
目 录
第一章 绪论 1
1.1 虚拟漫游技术研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 国内外研究现状 2
1.4 本课题主要研究内容 4
第二章 虚拟漫游相关介绍以及开发工具选择 5
2.1 虚拟漫游技术的介绍 5
2.2 开发环境 6
2.3 开发工具的选择 6
2.3.1 3Dmax软件介绍 6
2.3.2 OpenGL技术 7
2.3.3 Unity3d软件 8
2.4场景模拟实现方法的对比 8
2.4.1 3dmax 8
2.4.2 OpenGL 8
2.4.3 U3D 8
第三章 系统基本原理分析以及设计 10
3.1 基本原理 10
3.2 粒子的生成、活动、消亡 11
3.2.1 粒子的产生 11
3.2.2 粒子的活动 11
3.2.3 粒子的消亡 11
3.3 纹理映射 12
3.4 粒子系统的特性 12
第四章 系统的具体实现 14
4.1 基于3dmax对于真实场景的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
模拟（以火焰为例） 14
4.1.1火焰制作 14
4.1.2 动画制作 22
4.2 基于OpenGL技术实现真实场景的模拟 22
4.2.1生成火焰粒子 23
4.2.2 定义粒子的初始属性 23
4.2.3火焰粒子的运动 25
4.2.4 火焰演示效果 25
4.3基于U3d软件实现设计、模拟真实场景 26
4.3.1 Unity3D粒子系统 26
4.3.2 真实场景模拟（火焰/烟雾） 30
4.3.3 添加风力效果和音效 36
结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
绪论
虚拟漫游技术研究背景
进入21世纪，新一轮的信息革命正在进行，互联网技术的发展日新月异，每时每刻都在不断地前行。
技术的不断革新带来最为深刻的影响就是一点一滴地改变人类的传统生活方式，大数据、信息化、虚拟化正在不断成为新时代的社会特点。
虚拟现实（VR）自从提出之后，就受到世人瞩目。现阶段，随着互联网技术的不断发展进步以及计算机软硬件性能的提高，虚拟现实技术逐渐渗透到我们的现实生活当中，我们也慢慢开始享受到该技术带来的便利。
可以预见的是，VR技术的发展将会在未来深刻并且大范围地改变我们的生活、学习和工作方式。
目前，这种技术主要被应用于虚拟场景的模拟以及虚拟世界的构造，让用户能够进行实时漫游获得贴近真实场景的用户体验。
在虚拟环境下，这种技术能够对实体行为进行系统仿真，对现实场景进行真实还原。
虚拟漫游的优势在于被漫游对象的真实度比较高，人机之间的交互程度更高，系统结构设计更加合理。
建筑设施的虚拟漫游，是当前virtual roaming技术应用比较成熟的领域之一。在现实生活当中，有实力的房地产公司或者国家基建设施的构造都在不同程度上使用了该技术。
第一种虚拟漫游的方式最大特质是：在现实世界当中，被漫游对象已经被施工建造完成，并且客观真实存在。
用户在使用这种漫游方式采用的是异地漫游。即用户并不在该建筑的所在地，借助计算机系统来实现对建筑场景的漫游。
开发人员在制作被漫游对象是有真实建筑物的各项实际参数的。一般来说，房地产行业、旅游行业以及国家大型公共设施都会使用这种方式来实现虚拟漫游。
第二种虚拟漫游的方式与第一种方式的区别在于，被漫游对象的还处在规划和设计阶段。也就是说，在现实生活当中，作为被漫游对象的建筑设施是不存在的。
这种漫游技术的应用范围囊括军事、教学、城乡规划等各方面。本次毕业设计的背景就是基于虚拟建筑场景的虚拟漫游，对火焰、烟雾、天气等真实场景进行设计和模拟。
研究意义
目前，虚拟漫游技术已经在多个行业领域内实现了广泛应用，作为一种新兴、很有应用价值的技术，它的发展前景很让人期待。虚拟漫游在实现具体应用的同时，还在不断地推动着该行业向前发展。
例如，设计师可以将个人理念和设计方案借助该技术三维立体地呈现在用户面前，让客户可以自主地在模拟环境当中漫游体验，并且根据其最直观的的感受对设计方案进行改进和完善。
在军事应用领域，虚拟漫游技术能够极大限度地模拟战场生存环境，方便战场指挥。这种应用模式能够将演练当中人员伤亡的隐患降到最低，同时兼具经济实用、可重复性高的特点。
在消防演练领域，可以借助该技术实现对火情的实时模拟，从而为后续的消防措施的采取提供基础。极大提高了消防应对的效率，还能够节省演练经费，具有很大的实用性。
在教育、游戏等其他领域，借助虚拟漫游技术，我们都能够方便快捷地达到训练、教学、娱乐等目的。
因此，作为一项走在时代前沿的技术，虚拟漫游有必要在用户体验和交互性、仿真性上面不断地进行技术革新。在进行实际场景的模拟过程当中需要尽量贴近现实，最大程度还原原有场景。只有这样，虚拟漫游系统才能够获得用户认可，拥有实际推广应用的意义。
本次毕业设计的主要内容为对火焰、烟雾、天气等真实场景的设计模拟，其目的就是为了增强被漫游对象的真实性，使整个漫游系统的场景搭建更加贴近现实。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 虚拟漫游技术研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 国内外研究现状 2
1.4 本课题主要研究内容 4
第二章 虚拟漫游相关介绍以及开发工具选择 5
2.1 虚拟漫游技术的介绍 5
2.2 开发环境 6
2.3 开发工具的选择 6
2.3.1 3Dmax软件介绍 6
2.3.2 OpenGL技术 7
2.3.3 Unity3d软件 8
2.4场景模拟实现方法的对比 8
2.4.1 3dmax 8
2.4.2 OpenGL 8
2.4.3 U3D 8
第三章 系统基本原理分析以及设计 10
3.1 基本原理 10
3.2 粒子的生成、活动、消亡 11
3.2.1 粒子的产生 11
3.2.2 粒子的活动 11
3.2.3 粒子的消亡 11
3.3 纹理映射 12
3.4 粒子系统的特性 12
第四章 系统的具体实现 14
4.1 基于3dmax对于真实场景的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
模拟（以火焰为例） 14
4.1.1火焰制作 14
4.1.2 动画制作 22
4.2 基于OpenGL技术实现真实场景的模拟 22
4.2.1生成火焰粒子 23
4.2.2 定义粒子的初始属性 23
4.2.3火焰粒子的运动 25
4.2.4 火焰演示效果 25
4.3基于U3d软件实现设计、模拟真实场景 26
4.3.1 Unity3D粒子系统 26
4.3.2 真实场景模拟（火焰/烟雾） 30
4.3.3 添加风力效果和音效 36
结 论 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
绪论
虚拟漫游技术研究背景
进入21世纪，新一轮的信息革命正在进行，互联网技术的发展日新月异，每时每刻都在不断地前行。
技术的不断革新带来最为深刻的影响就是一点一滴地改变人类的传统生活方式，大数据、信息化、虚拟化正在不断成为新时代的社会特点。
虚拟现实（VR）自从提出之后，就受到世人瞩目。现阶段，随着互联网技术的不断发展进步以及计算机软硬件性能的提高，虚拟现实技术逐渐渗透到我们的现实生活当中，我们也慢慢开始享受到该技术带来的便利。
可以预见的是，VR技术的发展将会在未来深刻并且大范围地改变我们的生活、学习和工作方式。
目前，这种技术主要被应用于虚拟场景的模拟以及虚拟世界的构造，让用户能够进行实时漫游获得贴近真实场景的用户体验。
在虚拟环境下，这种技术能够对实体行为进行系统仿真，对现实场景进行真实还原。
虚拟漫游的优势在于被漫游对象的真实度比较高，人机之间的交互程度更高，系统结构设计更加合理。
建筑设施的虚拟漫游，是当前virtual roaming技术应用比较成熟的领域之一。在现实生活当中，有实力的房地产公司或者国家基建设施的构造都在不同程度上使用了该技术。
第一种虚拟漫游的方式最大特质是：在现实世界当中，被漫游对象已经被施工建造完成，并且客观真实存在。
用户在使用这种漫游方式采用的是异地漫游。即用户并不在该建筑的所在地，借助计算机系统来实现对建筑场景的漫游。
开发人员在制作被漫游对象是有真实建筑物的各项实际参数的。一般来说，房地产行业、旅游行业以及国家大型公共设施都会使用这种方式来实现虚拟漫游。
第二种虚拟漫游的方式与第一种方式的区别在于，被漫游对象的还处在规划和设计阶段。也就是说，在现实生活当中，作为被漫游对象的建筑设施是不存在的。
这种漫游技术的应用范围囊括军事、教学、城乡规划等各方面。本次毕业设计的背景就是基于虚拟建筑场景的虚拟漫游，对火焰、烟雾、天气等真实场景进行设计和模拟。
研究意义
目前，虚拟漫游技术已经在多个行业领域内实现了广泛应用，作为一种新兴、很有应用价值的技术，它的发展前景很让人期待。虚拟漫游在实现具体应用的同时，还在不断地推动着该行业向前发展。
例如，设计师可以将个人理念和设计方案借助该技术三维立体地呈现在用户面前，让客户可以自主地在模拟环境当中漫游体验，并且根据其最直观的的感受对设计方案进行改进和完善。
在军事应用领域，虚拟漫游技术能够极大限度地模拟战场生存环境，方便战场指挥。这种应用模式能够将演练当中人员伤亡的隐患降到最低，同时兼具经济实用、可重复性高的特点。
在消防演练领域，可以借助该技术实现对火情的实时模拟，从而为后续的消防措施的采取提供基础。极大提高了消防应对的效率，还能够节省演练经费，具有很大的实用性。
在教育、游戏等其他领域，借助虚拟漫游技术，我们都能够方便快捷地达到训练、教学、娱乐等目的。
因此，作为一项走在时代前沿的技术，虚拟漫游有必要在用户体验和交互性、仿真性上面不断地进行技术革新。在进行实际场景的模拟过程当中需要尽量贴近现实，最大程度还原原有场景。只有这样，虚拟漫游系统才能够获得用户认可，拥有实际推广应用的意义。
本次毕业设计的主要内容为对火焰、烟雾、天气等真实场景的设计模拟，其目的就是为了增强被漫游对象的真实性，使整个漫游系统的场景搭建更加贴近现实。
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