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Abbildung 2
Deterministisches Teilchen-
system formt einen Kopf.
1) Ein Körper wird nicht durch Oberflächenelemente (wie
Polygone), sondern durch die Anhäufung vieler Teilchen
dargestellt und somit das Volumen des Körpers definiert.
2) Ein Teilchensystem ist kein statisches Gebilde, sondern ein
dynamisches, worin die Teilchen ihre Form und Bewegung
verändern, neue Teilchen geboren und alte sterben.
3) Zur Darstellung diffuser Objekt dient in der Regel ein nicht-
deterministisches Teilchensystem, d.h. ein Teilchen hat darin
keinen festvorgeschriebenen Platz. Stochastische Prozesse
dienen dazu die Gestalt eines Objektes, wie z.B. Feuer oder
Rauch zu definieren und zu verändern. Konkrete Formen
(Abbildung 2) erreicht man mit einem deterministischen
System.
Teilchensysteme sind Teil der stochastischen Modellierung, wie sie auch Fraktale sind.
Diese bietet wichtige Vorteile. Komplexe Systeme können mit geringem Aufwand gebaut
werden. Der Level der Detailstufe kann leicht verändert werden. Ist z.B. ein Objekt weit
entfernt, genügt ein wenig detailliertes Modell (mit wenigen Teilchen), ist es nahe, so ist eine
hohe Detailstufe (viele Teilchen) nötig.
3.1
Grundmodell
Ein Teilchensystem ist eine Ansammlung vieler temporärer Teilchen, die ein Objekt formen.
Für jeden Frame einer Animationsfolge werden folgende Schritte durchgeführt:
3.1.1 Teilchenzahl
Neue Teilchen werden mit stochastischen Methoden generiert. Zur Kontrolle der mittleren
Anzahl der Teilchen pro Frame dient folgende Gleichung:
Fr
Fr
Fr
T
= M + rand() V
,-1
rand()
1
×
£
£
(1)
Fr
Fr
Fr
T = Teilchenzahl pro Frame
M = Mittel der Anzahl von Frames
V = Varianz der Teilchenzahl pro Frame
Zur Kontrolle der Detailstufe wird eine bestimmte Anzahl von Teilchen pro Fläche festgelegt:
Fr
Fr
Fr
T = Bereich (Fläche M + rand() V )
,-1
rand()
1
×
×
£
£
(2)
Für eine zeitabhängig Änderung der Teilchenbildung benutzt man eine lineare Formel:
Fr
init
0
M = M + M (Fr - Fr )
D
×
(3)
init
Fr
0
M
= Vorgegebene Mittlere Zahl pro Frame
M = Mittlere Anzahl
Fr, Fr = Frame, Startframe
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