基于气象数据的三维云仿真技术研究

发布时间：2024-02-15 10:13

　　云作为一种形成过程复杂的自然现象,对标准计算机图像生成技术产生了巨大的挑战,因为云没有明确定义的表面和边界。除此之外,云包含了不同程度的半透明,其晶体结构可随时间的变化而变化。目前存在的一些云仿真方法,尽管产生了不错的视觉效果,但它们多依赖于复杂的数学模型,这些模型会因单幅图像输出产生很高的计算成本。因此对高效且具有真实感的云仿真方法的研究是目前计算机图形学领域最具有挑战性的课题之一。本文针对自然场景中云的仿真技术进行研究。主要从两个方面进行:云的形态仿真和云的光照效果仿真。主要研究工作及成果如下:1.使用体绘制方法中的Ray Casting算法绘制三维云景,其中使用光栅化求交,提前光线终止法等加速技巧,并采用硬件(GPU)加速的方式完成整个绘制过程,提高了云景的渲染速度;2.本文提出一种对云表面进行随机扰动的方法,具体做法是根据3D Perlin函数生成随机噪声,并将其做成纹理,加入到采样过程中,与原体纹理进行不同比例的融合。通过该方法使得绘制出的云面更柔和,细节展现得更好;3.为了提高用户对Ray Casting算法绘制出的云景的视觉观感,本文对云景分别应用Phong光照模型和Bl...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1基于面绘制和基于体绘制的植被效果对比

的仿真领域也发挥了重要作用。三维可视化技术主要分为两类：面绘制和体绘制（又称体渲染）。体绘制是一种通过模拟体空间中的光传输来可视化整个3D数据集的方法。从图2-1和图2-2中可以看出：与面绘制相比，体绘制重建的图像效果渲染质量更高，对体数据的内部细节展现得更加清晰。图2-1基....

图2-2基于面绘制和基于体绘制的地形要素效果对比

的仿真领域也发挥了重要作用。三维可视化技术主要分为两类：面绘制和体绘制（又称体渲染）。体绘制是一种通过模拟体空间中的光传输来可视化整个3D数据集的方法。从图2-1和图2-2中可以看出：与面绘制相比，体绘制重建的图像效果渲染质量更高，对体数据的内部细节展现得更加清晰。图2-1基....

图2-3参与介质对光线辐射的影响形式

图2-3参与介质对光线辐射的影响形式Figure2-3.Theformofinfluenceoftheparticipatingmediaonlightradiation能可以通过其辐射率I来描述，辐射率的数学含义代表每单位面积体角和每单位时间t的辐....

图2-4光在介质中传播的形象化表示Figure2-4.Visualrepresentationoflightpropagationinthemedium

来自入射光'I(x,)的贡献通过在所有方向'上进行积分来累p描述了光从原始方向'散射到新方向的可能性。相位函数主要依赖性散射，也即相位函数描述了参与介质的重要光学性质。不同有不同的相位函数，这里假设相位函数是按照公式：2''01(,,)14p....

本文编号：3899584