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基于粒子系统的实时烟雾模拟与实现的开题报告
一、选题背景及意义
烟雾是一种常见的自然现象，也是计算机图形学中重要的模拟对象。对于游戏、电影等领域来说，实时的烟雾模拟显得尤为重要，可以提高场景的真实感和沉浸感。
基于粒子系统的烟雾模拟是目前较为流行的一种方法，广泛应用于游戏等实时场景中。通过模拟大量细小的粒子，可以实现烟雾的流动、膨胀、扩散等效果，同时也可以实时响应外界环境变化，如风力、温度等因素。
因此，开发一个基于粒子系统的实时烟雾模拟系统具有重大意义。它不仅可以满足游戏、电影等领域的需求，也有助于提高计算机图形学领域相关技术的研究和发展。
二、研究内容和方法
本次研究的主要内容是设计并实现一个基于粒子系统的实时烟雾模拟系统。主要包括以下方面：
1.粒子系统设计：设计并实现烟雾粒子的基本属性，包括位置、速度、生命期等。
2.粒子行为模拟：根据烟雾的物理特性，设计并实现烟雾粒子的行为模拟，包括烟雾的扩散、膨胀等效果。
3.环境响应：根据外界环境变化，如风力、温度等因素，调整烟雾粒子的行为模拟，使其更符合实际情况。
4.效果优化：对烟雾效果进行优化，包括粒子数量的控制、烟雾贴图的生成等。
研究方法主要采用计算机图形学中的粒子系统技术和物理仿真技术。采用OpenGL或Vulkan进行图形渲染，采用C++或其他高级编程语言进行代码实现。
三、预期成果
本研究的预期成果为一个基于粒子系统的实时烟雾模拟系统，具有如下特点：
1.实时性好，可以满足游戏、电影等实时场景的需求。
2.模拟效果真实，可以模拟出烟雾的流动、膨胀、扩散等效果，同时也可以响应外界环境变化。
3.可扩展可优化，可根据需要对烟雾的效果进行扩展和优化，如增加更多的物理特性、精细化效果等。
四、进度安排
本研究的进度计划如下：
1.第一阶段（2周）：进行研究背景调研，阅读相关文献，确定研究方向和内容。
2.第二阶段（4周）：进行粒子系统的设计与实现，建立起基本框架。
3.第三阶段（4周）：设计并实现烟雾粒子的行为模拟，并进行外界环境响应。
4.第四阶段（2周）：对烟雾效果进行优化，并进行系统测试和性能评测。
五、参考文献
1.B.Solenthaler,M.Gross.SmokeSimulationforComputerGraphics:aSurvey[J].ACMSIGGRAPH2006CourseNotes,2006.
2.AdeshGupta,NeeleshKumarJain.Real-timesmokesimulationtechniquesforgamedevelopment[J].JournalofComputerScience,2019,15(1):130-155.
3.RuiwangZhan,MingquanZhou,SuhuaTang.AnEfficientSmokeSimulationTechniqueUsingParticleSystemswithVariousForces[J].JournalofComputer,2014,9(5):1045-1052.