基于分布函数的空天场景中各向异性散射云的模拟与绘制

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受国家“863”计划项目“空天XXXX”的资助，研究空天战场的仿真。本文是该项目的子课题，研究空天漫游系统中云的建模与绘制。云作为空天战场环境的重要组成部分，对环境模拟结果的真实性有很重要的影响。然而空天战场仿真是一个巨大而复杂的系统，有很多的构成要素，云的仿真必须占用很少的资源；由于云形成的物理过程极其复杂且形状变化多样，因此模拟出满足空天战场环境中形状多样且实时性高的云就显得非常的有意义。
　　首先，针对粒子系统模拟云实时性低的问题，提出使用分布函数的云建模方法，通过设置不同分布函数控制粒子属性，使用轨迹函数控制粒子消亡从而控制云的形状，解决粒子系统建模过程中由于粒子数量庞大及运动规律难以提取对系统实时性的影响。
　　其次，针对光在云层中传播路径复杂、纹理数据计算量大的问题，引入基于阴影关联表和变形球光照纹理数据库的表查询技术，在预处理阶段把相应的纹理进行计算并存储在阴影关联表中，绘制时通过索引查询方式获取纹理数据，缩短绘制时间。
　　然后，在实时绘制阶段采用面片纹理+Impostor纹理方式进行绘制，以满足不同视点距离对云细节度的要求；对使用 Impostor纹理所产生的缩放错误进行修正，为表现光在云层中的各向异性散射特性，对散射相位函数进行优化，实现云粒子的多重各向异性散射。
　　最后，利用VC++及OpenGL编程工具在普通PC机上，设计了单一云的绘制及加入云后的空天漫游系统。实验表明：所生成的云真实性较好，绘制效率高，可以满足空天战场环境中的应用。
　　所做工作对云模拟过程中真实性与实时性等问题进行了探索与确定，对于空天战场环境的模拟具有重要的意义。

著录项

作者
马英;
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作者单位

燕山大学;

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授予单位燕山大学;
学科计算机应用技术
授予学位硕士
导师姓名吕梦雅;
年度 2009
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类计算机仿真;
关键词
空天场景; 各向异性; 散射云; 分布函数; 建模方法;

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