随着计算机图形技术的飞速发展,计算机图形学已经成为了快速、经济地生成图形,处理图形的有力工具。用计算机生成真实感图形一直是计算机图形学中最具有挑战性的研究方向之一,其中,不规则物体的建模是该领域的研究重点和难点。在不规则物体建模方法中,粒子系统方法被公认为是最成功一种图形生成算法之一,并得到了深入的研究和广泛的应用。基于细胞自动机的模型,其机构比较简单,单组和效果复杂,变化规则可以通过布尔运算来表示,从而节省了内存,提高了速度,有利于云团、气流的简单场景的模拟。生成客观世界真实感图形的关键是建立恰当的模型。在虚拟环境中,有一类不规则物体,即特殊效果(如烟雾、火焰、碎片等),它们具有不光滑性、不确定性、不规则性以及运动变化性,而且这种变化是极其复杂、混乱的,并受到周围环境的影响,不可能精确的描述它们,对它们的研究十分困难。然而这些效果却是某些虚拟场景(如虚拟战场)中必不可少的组成部分,因此对不规则运动物体的建模理论及其真实感图形生成算法的研究成为计算机图形学中的难点之一。尽管如此,在对不规则物体的研究上,国内外学者一直在努力探索,并取得了一些成果。自然景物的模拟是一个不断逼近真实视觉效果的过程。所谓真实效果,就是要在计算机上模拟真实景物存在的环境因素,最重要的是景物在自然环境中的受力分析,从最基本的重力影响,到环境中的风力、温度、空气的浮力等等对景物的运动效果都会产生至关重要的影响。本次研究,采用粒子系统方法模拟烟花在自然环境中绽放的效果,在粒子运动过程中,考虑烟花燃放过程中的风力、空气浮力、温度对烟花效果的影响,根据牛顿第二定律,模拟烟花粒子在综合力场中的运动,建立综合力场中烟花粒子的运动模型,并将其在计算机上实现。产生的烟花效果随风力、温度的不同而发生变化,仿真效果更加生动逼真。自然景物的生成与模拟一直是计算机图形学和动画研究中的热门课题,其中烟花等的模拟更具有挑战性。粒子系统方法具有良好的随机性和动态性,是动画研究中的有力工具。细胞自动机固有的组成单元的简单性,单元之间作用的局部性和信息处理的高度并行性,并表现出复杂的全局特性等特点,因此,研究利用细胞自动机与粒子系统相结合的方法对自然景物进行动态模拟,有着重要的科学意义和广泛的应用前景。