三维实时云建模与渲染在工业仿真中的应用.pdfVIP

第 卷 第 期 计算机辅助设计与图形学学报 ， 19 8 Vol . 19 No .8 年 月 ， 2007 8 JOURNAL OF COMPUTER-AIDED DESIGN COMPUTER GRAPHICS Aug . 2007 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 三维实时云建模与渲染在工业仿真中的应用 唐 兆 邬平波 （西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031） （ ） trillion .tan ! mail .com g g 摘 要 在云建模方面，提出一种基于物理仿真和艺术可控性相结合的方法，利用Navier-Stokes 流体动力学公式描 述单一云朵的聚散和运动，通过盒子的堆积来描述云朵的初始轮廓，最终在盒子内部按流体动力学规律填充粒子生 成三维云模型. 为了满足实时性要求，在可编程图形芯片上求解Navier-Stokes 等式，以便利用图形芯片的并行处理 能力加快求解速度 在云的实时渲染方面，基于太阳光照方向和天气状况提出了一种简单的光照模型，大幅度地提 . 高了云的渲染速度. 此外，还提出一种改进的环状Im ostor 技术来提高大范围云层的渲染速度，并通过Shader 编程 p 的方法解决了应用 技术到 融合场景中所出现的问题 基于所描述的理论模型，利用三维图形 开 Im ostor Al ha . API p p 发了一套三维云仿真系统，并广泛应用于各种工业仿真和科技娱乐展示项目中，取得了较好的效果. 利用该方法生 成的云模型具有真实感强、渲染速度快等特点. 关键词 云； ；实时渲染；工业仿真 Im ostor p 中图法分类号 TP391 .7 Real-time Modeling and Rendering of 3D cloud and its Application in industrial Simulations Tang Zhao Wu Pingbo （ ， ， ） State key Laboratory of Traction pozer Southzest jiaotong Unioersity Chengdu 610031 Abstract We put forward a physical simulation based method for cloud modeling which is artistically controllable . The cloud formation ， ， dissi ation and motion are modeled