大气现象的真实感建模及绘制技术研究

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1、浙江大学理学院博士学位论文大气现象的真实感建模及绘制技术研究姓名：刘世光申请学位级别：博士专业：计算机图形学（应用数学）指导教师：彭群生;王章野20070401摘要●提出了一种动态云场景模拟的新方法。首先基于云形成的物理原理对其运动建模。然后，将上述运动模型在稀疏的离散网格上进行数值求解。此时模拟的结果虽然粗糙但可以大致反应云的运动，然后采用求得的速度场作用纹理图片的方法增加云的局部细节。我们采用的是Perlin噪声纹理。再将云的密度纹理和动态更新的噪声纹理的乘积作为最终的颜色纹理。最后，通过变换不同的纹理图片

2、，我们快速绘制了真实感较强的不同光照条件下的动态云场景。·基于红外辐射原理，提出了一种红外云天背景实时生成的方法。首先利用粒子系统的方法对红外云的形态进行建模。然后，根据红外大气光学、红外物理学等知识提出了一种云的红外辐射模型。最后，通过硬件加速绘制技术，实时生成了不同视点漫游下红外波段的云天背景。关键词：自然场景模拟、大气现象、真实感建模与绘制、宝光现象、龙卷风、动态云、红外云、后向散射、二相流Ⅱ浙江大学博士学位论文AbstractModelingandrenderingofnaturalphenomenah

3、asbeenahotspotandoneofthemostdifficulttasksinComputeGraphics．Ithasbeenfoundwideapplicationinmanydomainssuchasspecialeffectsofmovie，computeranimation，battlefieldsimulatiOnandvirtualreality，ete．Asaspecialclassofnatul柚phenomena,atmosphericohenomenaare．closelyre

4、latedtoourdailylives,whichalrle．oftenincludedinmovies，gamesandsystemsofviewsimulation,eta1．I'-lowcvelr,ithasbeenachallengetasktomodelandrenderatmosphericphenomenarealisticallyduetotheircomplexphysicalmechani蜘lls．ThispaperIn'stintroducestheresearchsignificanc

5、e．researchdifficultiesaswellasbasictheoriesandmethodsofrealisticsimulationofatmosphericphenomena．Thensurveysrelatedworksaboutthesimulationofalrnosphericphenomena,andanalysestheiradvantagesandappliedlimitations．Inthispaper，wefocusonrealisticmodelingandrenderi

6、ngofseveralspecialatmosphericphenomenaincludingrealisticmodelingandrenderingofBuddhaGlory，physieaUybasedsimulationandanimationoftornado，fastmodelingandrenderingofdynamiccloudsce船．real-timegenerationofinfraredskyscene．●BuddhaGloryisaspectacleofnature．whichhas

7、柚importanteffectonBuddhistcultureandtourisminChinesehistory．Inthispaper,anovelmethodofphysicallybasedsimulationofBuddhaGloryispresented．WefirstproposeabackscatteringmodelofwaterdropsbasedonMiescatteringtheory．Then,wecalculatethespectralscatterintensityofglor

8、yringsbythismodel．Consideringthesolarelevation,thediametersaswellasdistributionofwaterdropsinfogOrcloud．wecalculatetheshapeandcolorofgloryringsaccurately．Next,accordingtothecharacteristicofshado