吴巍屹 古 平 刘 洁 刘 彬

（陆军工程大学石家庄校区 石家庄 050091）

1 引言

自然景物建模仿真是计算机图形学重要研究方向之一，作为自然景观最为常见的云景模拟也越发具有挑战性，对于增强虚拟现实场景真实感和飞行模拟视景仿真具有重要作用。

在3D虚拟环境中，两个领域的工作非常重要：云的建模和绘制。云的建模是处理用来在计算机中显现云的数据并掌管产生和组织这些数据的任务。1985年，Geoffrey提出将云纹理映射到本体为椭球体模型进而生成三维云图，开创了一种使用噪声扰动来模拟复杂物体体过程的建模方法，但实验证明这种方法难以生成较强真实感的流动图像［1］；Nishita等提出了分形建模静态精细云的方法［2］；Yeshinori等于2000年提出细胞自动机建模方法用于产生真实感较强云图形，但因组元及变化规则略微简单致使云状态变化不连续［3］；Matthias Unbes⁃cheiden利用粒子系统模拟不规则物体的突出优势，使用几何体物元数据库来表示物体并动态控制粒子运动、位置、产生和消亡若干状态［4］。诸如云、火、雪、雨等自然界不规则物体都可由粒子系统实现［5～8］。

绘制云同样也是困难的课题，原因在于真实的光照投影需要沿路穿过体云所涉及到视觉属性的综合效果，此外还要掺入介质中复杂光的散射、云的自投影等。先前的工作已试图在不同精确度和复杂度标准上对云的自然属性近似化，进而使用这些近似模型对云的图象进行绘制。Blinn引入密度模型合成仿真视景，他提出使用同型介质并融入低反照率［9］，实现单一散射逼真光照；……