雪場景的建模和實時繪制研究.pdf

1、自然場景的真實感實時模擬，一直是計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。而氣象景象，如:風(fēng)、雨、霧、霾、雪、沙塵暴等，與人們的生活息息相關(guān)。其中，雪場景的真實感建模與實時繪制技術(shù)，其研究進(jìn)展在虛擬現(xiàn)實、軍事演練、運(yùn)動仿真、雪災(zāi)的預(yù)防和救援、影視特技及游戲設(shè)計等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。本文對雪場景的建模與實時繪制展開研究，主要內(nèi)容有以下兩個方面:
　　 1)針對現(xiàn)有方法難以同時實時生成大規(guī)模動態(tài)雪場景的積雪及飄雪效果的問題，本文提出

2、并實現(xiàn)了一種交互式大規(guī)模雪場景建模與實時繪制的新方法。為了精細(xì)地模擬場景的積雪效果，提出一種基于視點(diǎn)的自適應(yīng)降雪遮擋圖模型，該模型能在實時更新地物的遮擋關(guān)系的同時，大大減少大規(guī)模雪場景中積雪的計算量并提高了計算精度;對于場景的飄雪，采用一種基于視點(diǎn)的雪粒子分層建模技術(shù)來減少雪粒子數(shù)量，將視點(diǎn)變換及降雪粒子系統(tǒng)移至GPU中進(jìn)行加速計算;采用動態(tài)多旋轉(zhuǎn)紋理來模擬飄落雪花的形狀以增加其真實感;采用幾何與紋理混合繪制的方式以減少大場景的復(fù)雜度，

3、最終成功地實現(xiàn)了野外和城市兩個大規(guī)模雪場景的實時漫游，在場景中可看到壓雪累累的樹枝雪掛景象及轎車背上厚厚積雪等冬天美景。
　　 2)雪崩是冬天山區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)的景象，對滑雪等冬季運(yùn)動的愛好者對說是一種災(zāi)難性的現(xiàn)象。但目前計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域?qū)Υ司跋蟮哪M卻少有涉及。為此，本文提出并實現(xiàn)了一種基于計算流體動力學(xué)的實時雪崩模擬的新方法。該方法在平滑粒子動力學(xué)(SPH)計算框架的基礎(chǔ)上，首先根據(jù)雪崩形成的物理機(jī)制，采用非牛頓流體模型對雪崩運(yùn)動