随着社会现代化程度的不断提高,计算机动画仿真技术的应用需求也越来越大,在计算机游戏、动画以及影视广告领域中都有仿真技术的身影。而自然景物诸如海浪、云、烟、火焰、雨雪的虚拟模拟,因其运动的不规则性和动态性,成为计算机图形模拟中的难点问题。粒子系统作为模拟不规则物体运动的优秀算法,自Reeves W.T于1983年首次提出以来,国内外专家对其做了许多研究改进,并成功模拟出许多不规则模糊物体的运动。本文首先介绍了粒子系统的基本思想理论以及OpenGL图形程序接口,结合面向对象的C++语言,建立了粒子系统的过程模型类,分析降雪的物理运动过程,建立雪粒子系统的三维模型,并简化雪花下降过程中的运动模型,省去对速度的实时每帧控制,通过控制雪粒子位移来模拟受风力影响的实际宏观降雪雪景,在不影响模拟真实性的情况下提高了模拟的实时性,同时通过参数控制实现风力强弱的影响效果和大雪小雪的景观控制,并在笛卡尔三维坐标系的Z轴上引入指数函数F=ex作为控制粒子大小的数学函数模型,使雪粒子满足近大远小的透视投影视点效果,具有三维景观效果,最后结合OpenG L图形接口对降雪场景进行渲染,成功地实现了降雪雪景的动态模拟,对三维降雪场景的成功模拟体现了粒子系统的强大应用性,也体现出OpenGL在模拟三维动画中强大的渲染效果。目前,大多数利用粒子系统进行不规则物体的模拟都是针对某一种物体的,本文在基于粒子系统的理论基础上,进一步做了相关实验,模拟同屏多类不规则物体,通过这样的组合创造出更具现实意义的场景仿真,丰富模拟效果。雪是大气中的水蒸气因气温过低而凝结成的,在实际天气情况中,降雪天气通常还伴随着雨水,雨夹雪的天气是比较常见的。本文在三维降雪仿真实验的基础上,模拟了雨夹雪的天气情况,同时也能对雨雪场景中的风力场进行自主设置。在降雪天气常出现的冬季,还有一个重要的节日——春节,在雪景中燃放烟花的场景显然更加具有现实意义。烟花在空中爆炸散开出一个个的小烟花,小烟花向四周围散去绽放出一定的形状图案,在夜晚浪漫的雪景衬托下,显得更加美丽。爆炸后产生的小烟花不断燃烧运动,小烟花的大小、速度、加速度、位置动态随机变化,最后消失在夜空中,这一过程契合粒子系统的基本思想理论,通过函数方程模型可以控制小烟花的运动轨迹,使得小烟花绽放出指定的函数图形图案。利用OpenGL强大的渲染功能,如颜色混合、纹理映射等技术,可以渲染绘制出漂亮的烟花。在雪景下绽放的烟花场景,在影视作品和游戏动画中都有着广泛的应用前景。同时,本文基于面向对象的继承思想对粒子系统理论建立过程抽象基类,根据要模拟的不规则物体特点覆盖抽象基类的纯虚函数,实验代码有着清晰的层次,具有良好的扩展性。