Введение 3
ЧАСТЬ 1. Particle system: понятие и характеристики технологии.... 5
1.1. Определение и основные характеристики системы частиц 5
1.2. Причины существования технологии и ее
математическое обоснование 13
1.3. Методы использования систем частиц 15
1.4. Погода и атмосферные явления 17
ЧАСТЬ 2. Создание библиотеки погодных эффектов 20
2.1. Разработка компонентов 20
2.2. Разработка библиотеки 23
2.3. Результаты работы системы 27
2.4. Практическое применение 30
Заключение 31
Список литературы 32
Существует множество пакетов и средств создания погодных эффектов как отдельных частей общей системы, ничем не связанных. Зачастую, такие объекты не реагируют на внешние изменения среды и кажутся неестественными, а обращение к таким объектам приходится прописывать каждый раз заново. Кроме того, такие пакеты содержат в себе узконаправленные эффекты, охватывающие только один случай погодных условий с несколькими незначительными изменениями. Основной проблемой является то, что не существует полной удобной библиотеки, способной упростить разработку больших открытых пространств, нуждающихся в динамичной атмосфере.
Актуальность темы исследования обусловлена тем, что за последние несколько лет технология виртуальной реальности совершила огромный скачок в развитии и расширении сфер применения. Если раньше эта технология в основном применялась в военной промышленности и компьютерных играх, то сейчас виртуальная реальность проникает практически во все сферы деятельности человека: медицину, образование, архитектуру, рекламу и прочее. Эта технология имеет огромный потенциал и поэтому она так активно развивается.
Объектом исследования является создание максимально приближенных к реальности погодных компонентов, построенных на зависимостях друг от друга, с использованием графического редактора систем частиц.
Предмет исследования - использование игрового движка как инструмента для создания библиотеки погодных компонентов, которые можно будет использовать в дальнейших виртуальных проектах: игровых и симуляционных.
Цель исследования состоит в разработке системы компонентов погодных условий, таких как дождь, снег или туман, возникающих в заданном пространстве на заданное время и при этом взаимодействующих с окружающей средой для создания большей реалистичности.
Для достижения указанной цели в дипломной работе решаются следующие исследовательские задачи:
1. Определить понятие системы частиц.
2. Рассмотреть технологии создания систем частиц.
3. Создать 4 основных погодных эффекта: дождь, снег, туман и динамичные облака.
4. Написать библиотеку, реализующую взаимосвязь между эффектами.
Генерация природных явлений широко применима и имеет прикладную значимость. Любые симуляционные программы, построенные на зависимостях от окружающей среды, и ставящими себе цель максимального приближения к реальности, могут использовать компоненты погодных условий в качестве создания реального мира в виртуальной реальности. Кроме того, погодные условия всегда являлись одними из основных компонентов создания правдоподобной атмосферы, и могли быть хорошей основой для сеттинга новой придуманной реальности. Таким образом, виртуальная реальность, зависящая от погодных условий, воспринимается более полной и настоящей.
Результатом работы является библиотека для Unity3D написанная на языке С#, и четыре погодных эффекта, выполненных при помощи системы частиц. Библиотека позволяет использовать как готовые погодные компоненты, так и созданные во время данной работы, не нарушая при этом основные зависимости между Skybox,ом, Particles System и кодом программы. При этом, библиотеку можно использовать как для статичного изображения погоды, так и для динамичного, не тратя лишнее время на разработку связей и взаимодействий компонентов. Библиотека прекрасно справляется со своей задачей в условиях 3D и 2D проектов.
В рамках проведенных исследований выполнено:
1) Изучено понятие системы частиц, аспекты, возможности и характеристики данной технологии.
2) На основании анализа различных возможностей описания частиц, созданы четыре модели погодных явлений: солнечные облака, туман, дождь и снег.
3) Разработана библиотека на языке С#, помогающая управлять созданными моделями.
4) Разработан прототип системы генерирования погоды на построенной локации.
