定义:所谓的粒子系统,就是将人们看到的物体运动和自然现象,用一系列运动的粒子来描述,再将这些粒子运动的轨迹映射到显示屏上,在显示屏上看到的就是物体运动和自然现象的模拟效果了。
粒子系统是一种典型的物理建模系统,其基本思想是:采用大量的、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的模糊物体。在粒子系统中,每一个粒子图元均具有形状、大小、颜色、透明度、运动速度和运动方向生命周期等属性所有这些属性都是时间的函数。随着时间的流逝,每个粒子都要经历“产生”、“活动”和“消亡”三个阶段。
利用粒子系统生成画面的基本步骤如下。
(1)产生新的粒子。
(2)赋予每一新粒子一定的属性。
(3)删去那些已经超过生存期的粒子。
(4)根据粒子的动态属性对粒子进行移动和变换。
(5)显示由有生命的粒子组成的图像。
粒子系统采用随机过程来控制粒子的产生数量,确定新产生粒子的一些初始随机属性,如初始运动方向、初始大小、初始颜色、初始透明度、初始形状以及生存期等,并在粒子的运动和生长过程中随机地改变这些属性。粒子系统的随机性使模拟不规则模糊物体变得十分简便。
粒子系统应用的关键在于如何描述粒子的运动轨迹,也就是构造粒子的运动函数。函数选择的恰当与否,决定效果的逼真程度。其次,坐标系的选定(即视角)也有一定的关系,视角不同,看到的效果自然不一样。
在虚拟现实中,粒子系统常用于描述火焰水流、雨雪旋风、喷泉、火灾、战场硝烟、飞机尾焰、爆炸烟雾等现象。