近年来，随着计算机的逐步普及，人们体验到全新的工作和休闲方式，计算机图形学在影视制作、军事演习、广告媒体及数字游戏等领域发挥了极其重要的作用。学者们在真实感模拟研究中，逐渐发现这样一类看似不惹人注目，却又不容忽视的物体模拟的重要性，它们的模拟效果对整个场景的构造有着举足轻重的作用，这类物体就是无规则模糊物体，如火焰、大气、云、水流、烟雾等等。火焰和烟花都属于模糊物体，具有复杂的结构和多变的外部形态，两者具有相似性同时也存在差异性，在很多领域都能看到它们的应用。在此将火焰作为模糊物体的代表，实现对它的模拟，同时也介绍了3D烟花的模拟方法，具体所做工作如下：1、研究国内外无规则模糊物体的模拟技术，对主要的模拟方法进行分析对比各自优缺点，在此基础上改进粒子系统作为模拟火焰的基础方法。2、对粒子系统模型的建立以及粒子运动过程中各属性的变化和控制做了深入探讨，同时，将模拟中的OpenGL图形处理工具和GPU加速技术对其结构、原理、功能等进行介绍。3、在基于视觉效果的建模方法基础上提出改进的火焰模拟方法，完成火焰模拟。从视觉效果的角度对火焰的外形特征等进行分析，将得到的属性数据赋予火焰粒子，提出粒子系统在内存中新的存储方式，降低粒子在消亡、再生成等阶段耗费的存储时间；除了数据准备工作在CPU中完成之外，粒子相关属性的计算、更新等操作在GPU中完成，提高模拟的实时性；运用改进的Perlin噪声函数对火焰粒子的速度和方向产生随机扰动，增加火焰的真实感；为得到更真实、自然的火焰，在渲染时引入纹理贴图和布告板技术，并指定一系列过滤得到的分辨率递减的纹理图片，减少可能会出现的人工痕迹。4、同时，对烟花模拟进行研究，应用改进的粒子系统完成给定形状的三维烟花模拟工作。针对当前学者模拟的烟花多为传统的牡丹式、喷泉式等普通烟花，特对3D烟花进行深入研究。为了降低3D复杂烟花的计算代价，利用GPU的可编程性，提出扩展的双面深度剥离算法对三维网格上的样点进行快速采样，提高采样速度的同时保证了样点的均匀性；为了得到更真实的烟花爆炸效果，提出并行迭代聚类算法，实现烟花多层次爆炸；利用逆动力学原理，由目标形状映射到屏幕的像素位置计算烟花粒子的运行速度和加速度，最终得到形状约束的三维烟花。模糊物体虽然微小，但其作用不容小觑，它们的重要性已不容忽视，如何能在最短的时间实现最棒的模拟效果，是研究者的最终目标。