作为模拟自然景物时普遍采用的重要手段，粒子系统有着它独特且不可替代的优势。虽然近年来它在人们的关注下发展得比较成熟，尤其是在一些商用游戏和影视制作中用到的粒子编辑器中得到了体现，但是这些软件由于出品公司自身利益关系，一般都是闭源的，这样导致使用者不能对其优秀的内部实现细节进行研究和学习。所以自己动手建立一个粒子系统还是非常有意义的。本课题基于粒子的基本知识理论，逐步实现了一个完善的粒子系统。从这个粒子系统的层次结构和具体模块划分出发，对发射器和层的属性计算、粒子的运动计算、渲染系统设计以及内存管理等具体模块的实现思路做了一个大致的介绍。有别于传统的粒子系统，该系统粒子参数控制灵活，能够更加灵活地模拟更多的效果。并且通过引入“层”和“关键帧”两个概念，解决了传统粒子系统模拟现代特效方面的困难。接着，在对火焰以及烟雾两种自然景物现象的特征进行了仔细分析后，在实现的粒子系统基础上，通过对粒子参数的调节，分别实现了对这二者的模拟，并将之与用传统粒子系统模拟的效果进行了比较。通过简化光照基本模型，同时利用现代图形硬件可编程管线的灵活性与高效性，采用phong着色对火焰粒子照亮同一场景中其他物体的现象进行了实时模拟，取得了真实可靠的结果。最后根据简单投影原理，推导出了投影矩阵，程序实现了粒子烟雾在平坦表面上的实时投影。为将来进一步研究高级阴影算法提供了基础。