通过模拟火焰，重现船舶的火灾是非常好的，所以保护火灾对于船的生存来说非常重要。在复杂的视觉系统中，火焰烟雾的动态效应的现实效果直接影响着整个功能。

1.3 国内外研究现状

虚拟现实（Virtual Reality）是一种先进的人机接口技术[8]，利用它计算机可以产生一个三维的、基于感知信息的临场环境，该环境对用户的控制行为做出动态的反应，并被用户的行为所控制。它是利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“进入”到该环境中，实现用户与该环境进行自然交互的技术。一个成熟的虚拟现实环境[9]应该允许“参与者”利用视觉、听觉、触觉等感官功能去感受，利用对话、拾取和放置等行为对其中的虚拟实体进行操作。在虚拟现实系统中只有各种交互设备还不够,还必须提供基本的软件支撑环境[11],用户能方便地构造虚拟环境并与虚拟环境进行高级交互。为了使VR技术得到广泛应用,很有必要分析虚拟现实系统软件支撑环境体系结构[10]。

我国对VR技术的研究起步于20世纪90年代初,发展到现在已初步取得了成果。国内的一些科研单位如清华大学的临场感应技术重点实验室、北京航空航天大学的三系、中国民航学院、浙大计算机仿真重点实验室、空军第二航空学院、空军工程学院和解放军信息工程大学等,对虚拟现实的研究取得了重要成果,在某些方面的研究已经接近国际先进水平[12]。

虚拟现实技术的发展比较迅速,但是,对于船舶虚拟现实技术的研究相对要少得多,无论是理论还是应用都还不太成熟[13]。

在虚拟现实中，人们可以通过模拟的火焰烟雾增强虚拟现实。海内外研究和研究的问题一直是如何制造正确的火焰模型，产生一个非常现实的火焰模型。随着时代的发展,学者的目的是对形象,准确的火焰运动更多的关注和研究来详细判断火灾的发展[14],并研究火灾烟雾与周围环境的交互,那么应用程序的研究在科学发展的结果为了消防火灾预测和方向,如各种各样的场景模拟。

火的一些属性一般是不规则的，而且它的轨迹是不预先判断的，使人们很难使用它们[16]。诚然，今天的计算机技术发展迅速，但要实现烟雾的完全实现仍是困难的。因此，火烟的模仿和动态行为对不同需求产生的影响有着深远的影响。国内外的研究人员不断尝试寻找一种非常有效的方法来模拟火灾烟雾，为了能让火焰的运动效果变得更加逼真。

描述动态事物最有效的方法就是使用粒子系统来操作，Reeves w.t.[15]提出了粒子系统。根据粒子系统的方法是指自然物体没有规则的外观由很多微小粒子组成的,每个微小粒子有其特定的属性,粒子的属性值可以改变不断的模拟,这就让粒子经历了从成长到死亡的一系列的过程。

粒子系统能让研究模拟动态场景。在电影《星际迷航2:可汗的愤怒》中。通过使用两个阶段的粒子系统来模拟防火墙[17]。主要在恒星爆炸后产生新粒子,这些粒子是粒子系统中的第二个粒子系统,二次粒子系统是用来模拟近似火山喷发的爆炸,这有很大的影响,爆炸的效果会出现在观众面前的粒子系统。

1.4 本课题主要研究内容

本文研究了粒子系统用来模拟火焰烟雾的主要内涵，使用Visual Studio 2012和OpenGL进行火焰的绘制。使用基于OpenGL的粒子系统达到火焰的动态模拟。研究OpenGL的粒子系统，通过VS编译代码来实现火焰的模拟。本文还使用Unity 3D来制作火焰烟雾的建模，通过Unity3D中的粒子系统来实现火焰烟雾的建模，通过粒子系统建模来达到火焰燃烧的真实感。

1.5 章节结构

第一章介绍了系统的研究背景和研究意义，还查询了国内外的研究现状。