随着当前电脑技术发展的日新月异,计算机生成的特效也被广泛用于仿真、影视、游戏等领域。本文提出一种根据输入的样本序列,分别基于卡通风格与计算流体力学生成相应的计算机特效的方法。同时,利用当前最新的GPU并行计算技术,将流体力学的模拟进行了加速计算。本文第一章简要介绍了一下当前自然场景以及自然现象的模拟在各个领域的应用。通过对真实感以及非真实感特效的分别介绍,引出本文的工作背景以及工作目的。本文第二章提出了一种基于输入火焰样本的卡通火焰特效生成与编辑方法。我们首先抽取出输入手绘样本的轮廓信息,然后基于火焰的参考骨架进行随机样式的火焰的生成工作,最后模拟了火焰特效在风力影响下的自然运动以及火势蔓延的情形。通过本文的方法,用户可以自己生成与编辑较为真实的火焰特效。本文第三章介绍了基于计算流体力学进行的特效生成工作。首先简述了基于物理的计算流体力学背景知识以及本文所使用的图像序列的初始化工作,然后分别基于SPH方法(Smoothed Particle Hydrodynamic,光滑流体动力学)和基于网格的方法进行了人脸渐变特效的模拟工作。本文第四章提出了文中算法基于GPU(图形处理单元)的并行加速工作。首先简要介绍了一下相关背景知识,然后分别介绍了本文基于SPH方法以及网格法的人脸特效生成的并行算法。通过进一步对并行算法的优化,大幅提升了计算效率。本文第五章简要总结了我们的工作,并对将来可以进行的相关研究做了分析与展望。