烟雾的模拟一直是计算机图形学的热点之一,近年来烟雾在电影制作、游戏特效以及其他一些烟雾场景模拟中使用越来越多,烟雾的仿真模拟一直吸引着大批研究人员的关注。基于烟雾模拟的飞机特技飞行表演也逐渐得到关注和青睐。本文主要是对特技飞行表演烟雾绘制做出了改进和探索:首先,对比三种烟雾建模方式,为表现出特技飞行表演烟雾的真实性,选择在细节上表现更为真实和自然的粒子系统对烟雾建模。考虑到特技飞行烟雾的湍流较为稳定,故引入雷诺平均N-S方程建立的湍流模型到烟雾中,贴合现实特技飞行表演烟雾的湍流效果。其次,改进烟雾和飞机运动轨迹的建模方式。为使飞机和烟雾能够在圆滑的曲线轨迹上运动,摒弃传统的曲线建模方式,采用NURBS曲线建模方式,即使高曲率点附近也能形成圆滑的曲线轨迹。并对烟雾进行各项力场分析,计算其速度场,确定烟雾任一时刻的速度和位置,完成对烟雾轨迹的设计。再次,为保证场景的实时性,在光源处理上采用延迟着色法,烟雾建模利用GPU加速计算。在保证屏幕呈现的光源效果一致的情况下,延迟着色法减少了对光源的光照处理的次数;同时,利用GPU并行计算机制,加速烟雾的建模和渲染,减少CPU图形处理任务,节省计算时间,提升场景的实时性。最后,在Unity3D平台上完成特技飞行表演烟雾实时的绘制。设计飞机特技飞行表演中多种编队,多种飞行轨迹,多种烟雾颜色搭配等交互场景;并可以实现用户自定义飞行表演轨迹场景的仿真模拟。