烟雾模拟频繁应用于各种仿真中。直到今天,烟雾模拟仍是一个具有挑战性的课题。针对影响烟雾模拟真实性和实时性的各种因素,着重从以下几方面进行深入研究和探讨。首先,引入障碍物与烟雾交互提高模拟真实性,并引入结点分组方法处理障碍物边界条件。将场景中所有网格结点按照其与障碍物的不同位置关系进行分类,然后根据不同的结点类型处理障碍物周围烟雾的流动,以实现对任意障碍物边界条件的处理,满足烟雾与复杂障碍物交互的需要。其次,模拟场景越来越复杂,烟雾通常需要与大量障碍物进行交互。烟雾在高精度网格中与大量障碍物交互非常耗时,为了改善障碍物周围烟雾流动视觉细节并保证模拟实时性,引入多重网格技术。在每个障碍物周围,包围一张局部网格,局部网格的精度均高于全局网格,从而在得到障碍物交互视觉细节的同时保证了模拟实时性。提出将障碍物外形复杂程度、局部网格和视点间的距离、烟雾运动的剧烈程度相结合,决定合适的局部网格精度,以进一步提高模拟实时性。最后,利用集成开发环境VC6.0和开放图形库OpenGL在Windows平台上设计烟雾与障碍物实时交互系统,对算法有效性进行验证,系统完全基于GPU实现。实验表明,采用文中方法,障碍物周围烟雾流动细节可以被精确地捕捉,同时通过对局部网格精度决定方式的改进,模拟速度比传统多重网格算法速度有了显著提高。