基于重要性采样的三维云光照模型的研究

针对目前三维云的模拟过程中光照模型实现复杂、绘制效率低等问题,在多次前向散射光照模型的基础上提出了一种光照模型计算方法去解决光照模型中积分问题;针对多重散射光照模型中相位函数过于简单,不利于云的真实渲染的问题,优化现有相位函数,增强云的真实感。该方法通过对积分区间进行重要性采样解决光照积分计算过程中均匀采样效率过低的问题并结合两种相位函数实现了对云的渲染。实验结果表明:该方法在保证绘制质量的基础上提高了绘制速度,无论在效率上还是绘制效果上都更好地展示了云的物理特性,取得了很好的显示效果。

基于线性八叉树光线投射算法在云可视化方面的应用

针对传统体绘制算法采样效率低,内存消耗大,绘制速度慢等缺点,提出了基于线性八叉树的光线投射算法并用于真实云图可视化。该方法首先通过线性八叉树对传统光线投射算法和存储进行优化加速,并结合Blinn-Phong光照模型增强每个体素的色彩渲染;然后采用合成公式求累积像素值。利用明暗计算的效果显示云的边界面,最终实现云数据的可视化。实验仿真结果表明,该算法在增强绘制效果和加快绘制速度方面的有效性。

基于结构化粒子模型的云可视化应用

云数据的三维可视化模拟一直是计算机图形学和气象科学领域的研究热点。提出了基于WRF模式数据的建模与渲染技术,以实现真实云数据三维可视化模拟。针对粒子系统建模复杂、实时性差的问题,首先通过计算云粒子之间的相互关系建立结构化粒子模型,实现WRF云数据的建模;然后利用光照模型和公告牌技术对建模粒子进行光照渲染和三维模拟,同时结合Imposter技术提高纹理绘制速度和效果。实验仿真结果验证了该方法在提高云数据的建模与渲染速度,提高云三维可视化的逼真度方面的有效性。