【游戏设计图形学】模拟自然界火焰的方法
一场燎原的大火正向你扑面而来！本文将介绍在游戏中模拟火焰在自然界中传播时用到的一些技巧。
《孤岛惊魂》中使用的简单模型
Jean-Francois Lévesque 参与了制作《远哭 2》的火焰传播系统，以下是他在他的文章（参考[1]）中所说的。
这里使用的火焰传播系统非常简单，为了游戏性必须牺牲一些真实性。作者喜欢将事情简单化，所以不会有复杂的数学公式和流体模拟。
对于 2D 平面来说，比如一块草地，为了模拟火焰传播，可以用一大块网格覆盖住。
接下来模拟火焰传播的过程是非常简单的。每个还没着火的网格有一个耐久度，而周围的火焰会让这个耐久度减小。当耐久度等于 0 时，这个网格就算是起火了，这个网格上的火会继续减少其他相邻网格的耐久度。
当然，非常容易着火的干草地的耐久度要低一些，而不会着火的石头的耐久度是无穷大。
如果是 3D 模型，就添加 AABB 盒，并且会准备几个模型以表现不同的烧毁程度。
在《远哭 2》中，火焰传播还会受到风的影响。但也并没有用到复杂的空气动力学，而仅仅是把风的方向向量，与火源到未着火网格的方向向量的点积，作为火焰的“攻击力”。
当然也有一些很重要的优化。
细节层次：level of detail，简单来说就是近处的火焰粒子较为精细高清，而远处的较为模糊粗糙。玩家看不清楚远处精细的东西符合我们的认知，这样设计也能节约很多 CPUGPU 计算资源。
事件管线：同样是为了节省 GPU 计算资源，我们会将相同的地块放到一个 AABB 盒中，即已经烧完放到同一个 AABB 盒，正在燃烧的放到另外一个。
约束条件：如果没有一些约束条件，游戏拍卖玩家扔的火很可能烧遍整个地图。因此可以这样设计，玩家扔出的莫洛托夫有 60 点“攻击力”，而一个方格里的草有 8 点“耐久度”，因此一个火瓶可以点燃 7 格的草。而这些在草上燃烧的第一遍火只有 50 点“攻击力”，再传下去的火只有 40 点“攻击力”，如此下去，火就不会永远燃烧下去了。
风对火焰传播的影响
以上是火焰传播的简单模型。但想要模拟真实的火焰传播，仍然有许多值得把玩的地方。
在有风影响时，火焰整体通常会呈现出鸡蛋状。黑色箭头所指即风的方向，受到风的作用，前端火焰，即鸡蛋尖，要比后端火焰，即鸡蛋尾的传播速度快。
例如在 S. Krezel 制作的虚幻 4 插件中，草地上的火焰传播在风的影响下是这样的：四幅一组的图中，左边两幅是风由左向右，右边两幅是风由右向左，上面两幅是弱风，下面两幅是强风。
可简单地把风方向向量与火焰向量点积作为火的传播速度，也可以根据在实验室的计算与观察来更真实的火焰传播。
斜坡对火焰传播的影响
除去风外，斜坡也是对火焰传播影响很大的因素。在参考[3] 中，作者得到的结论是，当前端火焰顺着风的方向，并且这个方向是上坡时，火焰的传播速度最快。数据如下：
左上图的可燃烧物是地中海松的落叶（pine halepensis litter）, R0 是火焰在无风无斜坡时传播的速度，R 是火焰受到风与斜坡影响下的速度，SLA 即斜坡角度。
右上图可燃物是地中海松的落叶，fs 是火焰只受到斜坡的影响时的速度，fw 是火焰只受到风的影响的速度。
下面两幅图的可燃物是南欧海松的落叶（pine pinaster litter）。
而在参考[4] 中，作者依据 FIRETEC 火焰传播模型得到了以下结论：
其中 ROS 是火焰传播的速度，Slope 是坡度，U 是风的速度，而 L 是前端火焰的宽度。可以看到，”+“符号代表的强风模型，其火焰传播速度几乎与坡度呈线性，而”⭕“符号代表的弱风模型，其火焰传播速度在由下坡变为上坡后才与坡度近似线性关系。
火焰温度
火焰颜色条及其 RGBA 值。来源：参考[5]。
【游戏设计图形学】模拟自然界火焰的方法相关推荐
- 【游戏设计图形学】在地图上生成蜿蜒河流的两种方法
引言 在开发游戏时,我们经常需要用到随机生成的地形,而河流是其中不可或缺的一部分.本文章将探讨如何在地图上生成河流. 河流生成的自然原因 高山积雪,地下水,雨水是河流发源的主要原因,而由于雨水形成的小 ...
- vue列表长度限定_游戏设计中的中英文名称可输入/显示长度规范探究
大家好,我是游戏交互设计师懒蚂蚁GM~ 我们刚接触一款新游戏时,一般都会创建一个让自己满意的游戏角色,然后将自己的情感和行为映射到这个角色身上,以这个角色的身份去和虚拟的游戏世界进行互动.那么,我们在 ...
- 基于Unity3D的体素沙盒游戏设计与实现（上）
基于Unity3D的体素沙盒游戏设计与实现 摘 要 随着计算机硬件和软件技术的逐步发展,世界游戏开发行业也在日益壮大,涌现出不少优秀的作品,逐渐成为各国文化创意领域一张闪亮的名片.本文以全球知名 ...
- 未来游戏设计的十大技术挑战
"不到一年以前,硬件的处理能力还不足以让我们动态生成游戏中水的运动效果,"Lee Bamber(李.巴姆博)说,他是游戏创造者(The Game Creators)公司的创始人,一 ...
- 游戏设计中的纹理贴图
以下内容综合了维基百科,百度百科,各游戏开发论坛,博客等,有些地方并未详述来源: 若有冒犯版权,请留言,我将删除博文.谢谢 BMEM技术(凹凸映射Bump Mapping) BMEM技术通过一张叫做高 ...
- 基于android平台的24点游戏设计与实现需求分析,基于Android平台的24点游戏设计与实现需求分析_毕业设计论文.doc...
基于Android平台的24点游戏设计与实现 摘要 随着移动设备的普及以及移动设备的硬件的提升,移动设备的功能越来越完善,移动设备的系统平台也日渐火热起来.目前国内最常见的移动开发平台有Symbian ...
- 哈工大游戏设计复习题
哈工大游戏设计复习题 由于网络上以及授课老师没给,我在这借用下学长给的资料,希望能给与现在学习的同学.未来学习的师弟师妹一些帮助. 什么是游戏:游戏是一种娱乐活动.是本身具有特定的流程模式.规则条件. ...
- 计算机图形学流体仿真mac网格,正交网格下不可压缩流体的图形学模拟
摘要: 本文主要讨论了正交网格下不可压缩流体的图形学模拟.基于物理的动画模拟出像水,烟和火这样的流体现象在视觉效果上越来越重要,而且在实时游戏中也开始产生影响. 本研究主要内容包括:第一章阐述了用于描 ...
- 游戏设计的艺术：一本透镜的书——第十六章 故事和游戏结构能用间接控制巧妙地联合起来
这是一本游戏设计方面的好书 转自天之虹的博客:http://blog.sina.com.cn/jackiechueng 感谢天之虹的无私奉献 Word版可到本人的资源中下载 第十六章 故事和游戏结构能 ...
- 《游戏机制——高级游戏设计技术》一2.4 渐进型游戏
本节书摘来异步社区<游戏机制--高级游戏设计技术>一书中的第2章,第2.4节,作者: [美]Ernest Adams 译者: 石曦 责编: 陈冀康,更多章节内容可以访问云栖社区" ...
最新文章
- 网站建设中你不知道的八大SEO技巧
- C/C++与Matlab混合编程初探
- 项目管理其实可以简单一点——任务分工
- 数据库：MySQL、HBase、ElasticSearch三者对比
- curd什么意思中文_每日一句英译英：She's a ten什么意思？
- 在EL表达式中引用ADF Faces组件
- int和Integer的比较
- linux系统硬盘数量,Linux ext4文件系统划分磁盘inode数量
- python打印国际象棋规则口诀_python输出国际象棋棋盘的实例分享
- org.springframework.mail.MailAuthenticationException: Authentication failed 解决方案
- spring 中scope的singleton和prototype区别
- 计算机应用基础教程清华大学,清华大学出版社-图书详情-《大学计算机应用基础教程（第3版）》...
- 约束最优化方法之最优性条件
- 我们很高兴地宣布我们正在与 OKC 整合
- 《兔战队》第二卷桥d
- C++ 编译宏的一些符号
- 2020《人工智能技术服务》专业人才培养方案
- javax.servlet.Filter详解（二） 转自：http://hi.baidu.com/jxnuywf/blog/item/f3834aee93e2fdf8b2fb95cc.html
- linux 启动 grub 修复工具,当Ubuntu无法启动时，如何修复GRUB2？
- python发post请求json_python request 以json形式发送post请求的正确的姿势