[发明专利]基于OpenGL进行真实云景虚拟的方法

说明书

技术领域

本发明属于现实世界的虚拟仿真技术领域，具体涉及一种基于OpenGL进行真实云景虚拟的方法。

背景技术

云作为一种气体现象，其形成是由无数小水滴（颗粒）随机运动而产生，外观形状极不规则，并随时间发生变化，而且云的各部分透明度也不同，同时，在云层飘动过程中，还会受到风力的作用，使其发生捉摸不定的变化，在云的渲染过程中，还要考虑光照对云的影响，如太阳光，云的内部散射，天空和大地对云的反射。另外，云的规模庞大，不同的观察级别具有不同的细节。云的这些复杂特性使得在构造它的几何模型时需要大量的数据，且这些数据随机性很强，计算量相当大，这使得用经典的欧几里德几何学对其描述显得无能为力，如用直线、多次曲线和样条曲线及曲面等对云进行建模，就会失去视觉上的真实感。虽然说云是自然界最为常见的现象，并为人们所熟悉，却很少有人能够准确地描述其形状，因此，如何利用普通的计算机实时地生成令人信服的具有真实感的三维实体云就非常困难。本发明因此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于OpenGL进行真实云景虚拟的方法，解决了现有技术中难以虚拟出具有真实感的三维实体云等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种基于OpenGL进行真实云景虚拟的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（1）根据元胞自动机原理进行云景建模，设置每一个小元胞的状态参数，确定虚拟仿真的次数；

（2）初始化每一个小元胞的状态参数，按照云的形成公式形成云景，所述云的形成公式为：

cld(i,j,k,t_i+1)＝cld(i,j,k,t_i)∨act(i,j,k,t_i)；

其中，cld(i,j,k,t_i)，hum(i,j,k,t_i)，act(i,j,k,t_i)只有0,1两种情况，cld(i，j，k，_it)＝1表示在三维空间(i,j,k)处t_i时刻存在云粒子，当为0时，则表示不存在；hum(i,j,k,t_i)=1时表示在三维空间(i,j,k)处t_i时刻湿度值已达到转化为云粒子的条件，当为0时，表示未具备此条件；act(i,j,k,t_i)=1表示在三维空间(i,j,k)处t_i时刻正处在由水蒸汽向云粒子转换的过程，当为0时，表示未有转化过程。

以上公式的含义为，t_i时刻的云粒子由上一时刻(i,j,k)处是否有云粒子由激活因子cld(i,j,k,t_i)决定；t_i时刻的湿度值由上一时刻(i,j,k)处是否有湿度值hum(i,j,k,t_i)和是否由激活因子转化决定；t_i时刻的激活因子值由上一时刻是否已转化和是否有湿度并且受周围元胞影响，f(i,j,k)表示在周围元胞影响下的状态值，其表达如下:

f(i,j,k)＝act(i+1,j,k,t_i)∨act(i,j+1,k,t_i)∨act(i,j,k+1,t_i)∨act(i-2,j,k,t_i)

∨act(i,j-2,k,t_i)∨act(i+2,j,k,t_i)∨act(i,j+2,k,t_i)∨act(i,j,k-2,t_i)

∨act(i-1,j,k,t_i)∨act(i,j-1,k,t_i)∨act(i,j,k-1,t_i)；

且云的形成公式（I）遵守以下原则：

i）当t_i+1时刻的湿度值存在并且不存在激活因子时，t_i+1时刻的湿度值才存在；

ii）当云粒子在t_i时刻存在或当前云粒子处于激活状态，t_i+1时刻的云粒子才存在；

iii）t_i+1时刻的激活因子要被激活只有当前t_i时刻的元胞中激活因子不存在，湿度存在并且同时f(i,j,k)返回为真时才能被激活；