云是一種自然現(xiàn)象,是天空中常見的景觀。三維云的建模和渲染研究一直是計算機圖形學中的關(guān)鍵內(nèi)容。使用計算機生成的云圖可以應用于諸多領(lǐng)域。將三維云圖添加到天空中,可以提高所描繪戶外場景的視覺效果,常用于飛行模擬和戶外戰(zhàn)場模擬。在特效電影、三維電子游戲以及近年來逐漸流行的虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域,三維云也扮演著重要的角色。除此之外,使用氣象數(shù)據(jù)生成三維云圖,可以輔助氣象工作者更加直觀地觀察天氣現(xiàn)象,對天氣預報、人工影響天氣等工作都起到了重要的作用。近年來,由于計算機硬件性能的提升使得數(shù)據(jù)處理的速度得到大幅度提升,以及獲取氣象信息的手段越來越豐富,基于氣象數(shù)據(jù)信息的三維云模擬研究逐漸成為主流。使用這種方法生成的云不但具有逼真的視覺效果,還同時具備物理學意義。本文基于真實氣象數(shù)據(jù)進行大規(guī)模的三維云模擬研究,研究了氣象數(shù)據(jù)在云模擬技術(shù)中的應用方法,提出了一種新的自適應網(wǎng)格結(jié)構(gòu)用于云的建模,并深入分析了云的光照模型,針對云的特性提出了一種新的高階各向異性多次散射模型并應用于云的渲染,具體研究內(nèi)容如下:在云的建模算法方面,針對現(xiàn)有的真實氣象云數(shù)據(jù)可視化方法普遍存在的建模復雜度高,渲染效率低等問題,提出了一種基于感興... 

【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

云的分類圖

第二章 三維云模擬基礎(chǔ)理論胞自動機系統(tǒng)根據(jù)公式(2-6)和公式(2-7)進行不斷轉(zhuǎn)化，模擬出云示。( , , ) ( 1, , , ) ( , 1, , ) ( , , 1, )( 1, , , ) ( , 1, , ) ( , , 1, ) ( 2, , ,( 2, , , ) ( , 2, , ) ( , 2, , ) ( , , 2act i i ii i i i i i f i j k act i j k t act i j k t act i j k tact i j k t act i j k t act i j k t act i j k act i j k t act i j k t act i j k t act i j k = + ú + ú +ú - ú - ú - ú -ú + ú - ú + ú -

n 表示空氣的折射率， 表示散射方向與入射方向的夾角，N 是標準于瑞利函數(shù)是描述分子散射的，且具有各向同性，前向散射和后向散，不能表現(xiàn)出米氏散射強前向散射的特性，因此使用瑞利函數(shù)進行云上會出現(xiàn)較大偏差。G 函數(shù)是一種常見米氏散射近似相位函數(shù)，可以模擬出米氏散射的各 的綠色曲線所示。雖然 H-G 函數(shù)可以很好地模擬米氏散射的前向峰，擬后向散射，會丟失一部分的云的光學現(xiàn)象。H-G 相位函數(shù)的公式如 為散射角，g 為不對稱因子，定義為 2 2 22( 1)( ) (1 cos )2n npNa al-= +a22 3/21( , )(1 2 cos )gp gg gqq-=+ -q01cos( ) ( ) sin( ) 2g P p=

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]劃分區(qū)域異速云的實時繪制算法改進研究[D]. 吳國倩.燕山大學 2018
[2]基于GPU和粒子系統(tǒng)的動態(tài)云實時模擬[D]. 黃唯.東南大學 2017
[3]動態(tài)云三維模擬關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 袁復興.南京信息工程大學 2015



本文編號：3018354