VC++编程实现对火焰的计算机动态仿真(2)

　　经过以上几步处理虽有一定程度的改善，但仍存在一些缺陷，比如生存期、火焰上升速度恒定、在整个空间燃烧等。为使仿真效果更加逼真，可通过设置种子点来对上述缺陷加以改进。同样出于处理速度的考虑，最好将种子点也以位图的形式预先设定，在仿真时直接在内存中通过移动指针来完成对种子点的访问，其主要代码大致如下：

int t = RAND_MAX/5;
topX = (imgWidth - seedMapWidth)/2; //seedMapWidth种子位图宽度
topY = (imgHeight - seedMapHeight)/2; //seedMapHeight种子位图高度
p = lightBuf1 + (topY+2)*imgWidth + topX; //p, unsigned char型指针
ps = seedMap + seedMapWidth*2; //ps, unsigned char型指针
for(j=0;j<(seedMapHeight-4);j++) {
　p1 = p; //p1, unsigned char型指针
　for(k=0;k<seedMapWidth;k++){
　　if(*ps != 0){ //ps, unsigned char型指针
　　　if(rand() < t)
　　　　*p1 = 255;
　　}
　　p1++,ps++; //指针修正
　}
　p += imgWidth; //指针修正
}  

　　图形加速显示

　　前面的算法设计中一直很注意减少不必要的运算量以期获得尽可能高的处理速度，但仅靠好的算法远不能取得满意的视觉效果。不少大型游戏尽管场景非常复杂，场景变化快，但玩家很少能感觉到游戏有难以忍受的停顿感。这不仅因为游戏采取了好的算法更重要的是游戏在同玩家交互的过程中大量采用了Direct X技术，该技术是Direct Draw、Direct Sound、Direct 3D等诸多技术的总称。DirectDraw是其中最主要的一个部件，主要负责对图形的加速，并允许程序员可以直接操作显存、硬件位图映射以及硬件覆盖和换页技术。而且该技术还支持双缓冲和图形换页、3D z-buffers （z缓存）以及z方向（z-ordering）硬件辅助覆盖等许多重要功能。可以看出，通过使用Direct Draw技术将极大改善仿真结果的图形输出效果，能非常流畅地对火焰进行实时的仿真。使用该技术之前必须先进行初试化等预处理工作：

//创建DirectDraw对象（为突出程序流程，以下均对错误检测进行了省略）
DirectDrawCreate( NULL, &lpDD, NULL );
//取得全屏独占模式
lpDD->SetCooperativeLevel(hwnd, DDSCL_EXCLUSIVE | DDSCL_FULLSCREEN );
//设置显示器显示模式
lpDD->SetDisplayMode( 640,480, 16 );
//填充主页面信息
ddsd.dwSize = sizeof( ddsd );
ddsd.dwFlags = DDSD_CAPS|DDSD_BACKBUFFERCOUNT;
ddsd.ddsCaps.dwCaps = DDSCAPS_PRIMARYSURFACE |DDSCAPS_FLIP | DDSCAPS_COMPLEX;
ddsd.dwBackBufferCount = 1; //一个后台页面
//创建主页面
lpDD->CreateSurface( &ddsd, &lpDDSPrimary, NULL );
ddscaps.dwCaps = DDSCAPS_BACKBUFFER;
lpDDSPrimary->GetAttachedSurface(&ddscaps,&lpDDSBack);
DDPIXELFORMAT pixelFormat;
pixelFormat.dwSize = sizeof(DDPIXELFORMAT);
lpDDSPrimary->GetPixelFormat(&pixelFormat);
……

　　初始化完成后可以通过在后台页面绘图，并在绘制完毕后将后台页面复制到主页面完成对一帧图像的显示：

lpDDSBack->Blt(NULL,NULL,NULL,DDBLT_COLORFILL|DDBLT_WAIT, &ddbltfx);
ddrval = lpDDSBack->Lock(NULL, &ddsd, 0, NULL) //锁定后台页面
while (ddrval== DDERR_WASSTILLDRAWING);
if( ddrval == DD_OK ){
　fire.render((WORD*)ddsd.lpSurface); //完成对一帧火焰的渲染
　lpDDSBack->Unlock(NULL); //解锁后台页面
}
while( 1 ) {
　ddrval = lpDDSPrimary->Flip( NULL, 0 ); //换页
　if( ddrval == DD_OK )
　　break;
　if( ddrval == DDERR_SURFACELOST ){
　　ddrval = lpDDSPrimary->Restore(); //恢复主页面
　if( ddrval != DD_OK )
　　break;
}
if( ddrval != DDERR_WASSTILLDRAWING )
　break;
}

　　根据以上程序算法对火焰进行了仿真实验，在速度和仿真结果在视觉的逼真程度上都获得了非常好的效果。右图是从仿真过程中截取的一帧画面，从图中可以看出，虽然在前面的算法设计过程中多处采用了看似过分的近似处理，但并未因此产生负面效果。实验表明，本文采用的在数据缓冲区中对图象进行处理的方法在程序运算和显示的速度上与仿真对象--火焰的复杂程度是无关的，因此用类似的方法完全可以比较容易地实现对其他复杂物理、自然现象的仿真模拟。 

　　结论

　　本文通过对火焰的计算机仿真模拟实现过程，对仿真模拟类程序一般的设计实现过程做了简要介绍。通过对本文所述程序设计思路与实现方法的理解，可以用类似的方法结合实际情况灵活选用诸如OpenGL、Direct3D等不同的软件接口对其他一些自然现象进行仿真模拟。本文所述程序在Windows 98下，由Microsoft Visual C++ 6.0调试通过（需要DirectX 5.0支持）。