基于云的天氣模擬系統(tǒng).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論和技術(shù)的不斷發(fā)展，人們逐漸把注意力從現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)向到虛擬世界，并開始一步一步地模擬我們身邊的這個(gè)世界。不斷前進(jìn)的圖形學(xué)的技術(shù)使得我們可以將這個(gè)現(xiàn)實(shí)的世界完完整整的映射進(jìn)虛擬的計(jì)算機(jī)中。但是在對(duì)自然界的模擬中，模擬天空是一個(gè)非常重要的領(lǐng)域。本文的研究文針對(duì)以云為主體的天空進(jìn)行模擬，以豐富虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域?qū)ψ匀唤绲哪M。本文旨在根據(jù)在實(shí)際氣象數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，以及用物理的方法對(duì)云層進(jìn)行建模，然后在一些氣候條件之下通過(guò)對(duì)以云為主體

2、的天空進(jìn)行渲染達(dá)到建立天氣系統(tǒng)的目的。 本文的主要研究成果包括: (1)在云的建模方面，本文從云物理學(xué)的角度模擬了云層形成過(guò)程，提出了基于分形的可調(diào)噪聲建模方法，同時(shí)采用體素方格分割三維空間方式，存儲(chǔ)云的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。這種方法適合基于物理模擬的技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，并且能夠更好的反映云的特征。同時(shí)本文還采用體素存儲(chǔ)云的渲染數(shù)據(jù)。使用體素來(lái)存儲(chǔ)云層內(nèi)部密度分布的做法，能夠有效地展現(xiàn)渲染云層細(xì)節(jié)以及細(xì)化后云層的細(xì)節(jié)，并且在提高效率的同時(shí)

3、，仍能夠保證渲染質(zhì)量，達(dá)到真實(shí)感和實(shí)時(shí)性的平衡。 (2)在云的渲染方面，本文在原有的前向多散射的渲染模型之上提出了自適應(yīng)的全向多散射模型，在特殊的環(huán)境之下必要地加入后向多散射的計(jì)算，并且提出了由正常的環(huán)境到特殊環(huán)境下的過(guò)渡渲染方法。在渲染的算法方面對(duì)在原有的基礎(chǔ)上對(duì)多散射的計(jì)算進(jìn)行了分解，同時(shí)有一個(gè)單獨(dú)的管道在投影方向上計(jì)算最終投影效果，提高了云層渲染的質(zhì)量。 (3)在天氣系統(tǒng)方面，本文實(shí)現(xiàn)了天空氣象系統(tǒng)的框架模型，通過(guò)云的