基于分形方法的動(dòng)態(tài)云模擬.pdf

1、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論和虛擬技術(shù)的發(fā)展,使得人們逼真的模擬身邊的這個(gè)世界成為可能。巍峨的高山,蔥翠的林木,婉延的河流等都可以栩栩如生的展示在人們眼前。在對(duì)自然環(huán)境的模擬中,天空的模擬是一個(gè)重要的領(lǐng)域。天空模擬的成功與否,關(guān)系著整個(gè)虛擬系統(tǒng)真實(shí)感的層次。雖然有些虛擬環(huán)境以地面的景物作為主要內(nèi)容,天空背景只是陪襯,但隨著技術(shù)的發(fā)展和使用對(duì)象要求的提高,高質(zhì)量的生成天空背景成為必然的發(fā)展方向。天空的模擬,實(shí)際上就是對(duì)于天空中云的模擬,基本所有氣象現(xiàn)

2、象,如陰晴雨雪都是通過(guò)云的狀態(tài)來(lái)表現(xiàn)的。本文的研究目的就是在于模擬天空中的云,以豐富虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域?qū)ψ匀唤绲哪M。
　　 本文在云的模型選擇上,采用了對(duì)于表面紋理模擬效果很好的分形方法。分形方法在模擬表面具有自相似性的自然景觀方面很有優(yōu)勢(shì),只需要增加迭代的次數(shù)就可以得到非常復(fù)雜的紋理效果,這一點(diǎn)與云紋理的表面特點(diǎn)很相擬。本文中選用了典型的分形方法,中點(diǎn)位移和Diamond-Square方法進(jìn)行云表面紋理的模擬,并設(shè)置紋理粗造度,云

3、粗造度,迭代次數(shù)等參數(shù)對(duì)云紋理進(jìn)行控制。一些要求較低或是對(duì)生成效率要求高的場(chǎng)合可以通過(guò)減少迭代次數(shù)或降低粗糙度的方式解決。通過(guò)輸入不同參數(shù)的實(shí)驗(yàn),分析效果,使用本文中方法生成的云紋理效果逼真,真實(shí)感強(qiáng)。
　　 如果只是靜態(tài)的云,無(wú)論紋理真實(shí)感多強(qiáng),也給人單調(diào)的感覺(jué),這種方式已經(jīng)很少使用。取而代之的是,一些實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果的方法,如粒子系統(tǒng),元胞自動(dòng)機(jī)等方法。本文中對(duì)云動(dòng)態(tài)的模擬,使用了成熟的Direct3D紋理映射技術(shù),該技術(shù)相對(duì)于

4、傳統(tǒng)的OpenGL方法,主要提高是在速度方面,相應(yīng)的在顯示效果方面也有所提升。具體的方法是,首先使用分形方法生成的二維紋理圖片,然后使用生成的紋理圖片作為紋理映射的源數(shù)據(jù),加入移動(dòng)效果,改變紋理粗糙度,最后實(shí)現(xiàn)了云飄動(dòng)的效果。這一技術(shù)的采用大大簡(jiǎn)化了建模方法并且光照手段的應(yīng)用也簡(jiǎn)單了很多。使用分形技術(shù)和紋理映射技術(shù)的結(jié)合,充分利用了分形技術(shù)細(xì)致的紋理效果和紋理映射技術(shù)速度快效率高的特點(diǎn)。本文中使用的兩種方法,在其它的一些研究中基本上都是