降雨仿真中粒子分布区域模型的优化

粒子系统是实现大规模场景降雨仿真的一种有效方法;但实现过程中,无限制的扩大雨粒子区域势必导致内存消耗过大。为了有效控制粒子分布区域,引入景深的概念,约束粒子分布区域无限制的扩大;并根据环境亮度的变化调整粒子分布区域深度;再在基础的粒子分布区域模型上,提出三种改进的模型。通过试验模拟和分析对比,得到最优的模型。实验结果表明,改进后的最优模型,在保证雨效的同时有效缩减了冗余粒子分布区域,从而减少了雨粒子数量,实现了帧频的提高及降雨场景真实感的提升。

基于OGRE的实时光照及降雨天气仿真

针对目前气象效果仿真存在的实时性差及不支持全天候的问题,提出一种基于OGRE三维渲染引擎的实时光照及降雨天气仿真方法。通过网络编程获取来自Web气象接口的实时气象数据并进行数据解析,从而根据解析获得的有效气象数据进行匹配分析天气条件集合,最后进行实时气候状况的绘制及更新。在实时降雨天气的绘制过程中,通过着色器语言对全天候的光照进行真实模拟,动态计算当前时刻的光照强度,实时绘制风场作用下的降雨天气效果,实现了实时降雨条件下的虚拟场景仿真,仿真结果满足了实时性的要求。

人工降雨系统喷头特性研究

对人工降雨系统中喷头的特性进行了建模仿真,根据喷头在不同压力下雨强分布的数据,拟合出了雨强与半径的关系曲线,并验证了建模的准确性。用多种类型的喷头进行组合降雨,实现了降雨的连续变化,并且利用多个喷头有效喷射半径之间的重叠来达到降雨均匀度的最大均匀。编制了人工模拟降雨仿真软件,通过对比分析两种喷头布局,最终喷头确定为正方形布置,大大地提高了降雨的有效面积。对喷头的选取和布局及人工降雨系统的研究有重要的指导意义。

虚拟交通环境中的雨滴仿真

为实现虚拟交通场景中的降雨实时仿真,设计出一种基于OpenGL的降雨仿真模型。现有雨的仿真模型主要关注降雨过程,而在虚拟交通环境中,通常还需要对雨滴在挡风玻璃上的运动进行仿真。利用OpenGL将场景渲染到纹理,运用几何方法计算雨滴粒子并将其映射到网格化的虚拟挡风玻璃平面,采用贴纹理的方法将纹理映射到虚拟挡风玻璃平面,建立了雨滴在挡风玻璃平面的仿真模型。实践表明,该方法的时间开销与场景、光照等因素无关,仅与车辆挡风玻璃上的雨滴数量相关。该方法在普通PC实验平台上渲染场景的帧速率超过25帧/秒,能够成功实现雨滴的实时仿真。

雨滴受风力影响的倾角仿真技术研究

对于天气现象的模拟在许多领域有广泛的运用,例如对云雾、雨电、风雪、海浪等自然场景的模拟,对这些自然场景的真实性的提升十分重要。其中雨的模拟仿真包括了对雨滴粒子的形状、大小、轴比、取向(又称倾角β)等微物理特征的描述。天气雷达强度受雨滴倾角影响较大,因此雨滴倾角是天气雷达测量精确度的重要影响因子。文中通过研究雨滴的物理特性及其运动过程,得出了雨滴倾角与雨滴大小成反比,与风力大小成正比的结论。在Unity3D引擎中使用粒子系统模拟雨滴降落过程中受风力影响产生倾角。提出了联动了雨滴大小与风力的方法,结合图形用户界面,经实验实现了动态模拟不同雨滴大小与风力下的雨滴倾角动态变化。