基于Vega模拟云层特效的实现

摘要：虚拟大气状况对提高虚拟场景的逼真度和沉浸感具有重要作用。本文探讨大气环境模型结构及典型大气状况，简要介绍Lynx中Environment Effect中Hinged Cloud各参数的涵义，利用Vega中的API函数模拟云层特效。

关键词：虚拟环境；大气状况模拟；穿云；Vega；Lynx

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-01

Cloud Simulation Effects Achievement Based on Vega

He Shuyou,Gao Ang,Wang Hongxu

(Force Command and Control Center,Dalian 91550,Dalian116000,China)

Abstract:Virtual atmospheric condition play an important role in improving the fidelity and immersion of virtual scene.The article is aimed at discussing architecture of atmospheric circumstance and typical atmospheric condition.Introduce the meaning about parameter of cloud in environment effect in Lynx.Utilizing API function simulate especial effect of cloud.

Keywords:Virtual scene;Atmospheric condition simulation;Through cloud;Vega;Lynx

一、前言

Vega是在SGI Performer基础上发展起来的仿真软件平台[1]，主要用于虚拟现实技术中的实时场景生成、声音仿真及科学计算可视化等领域。虚拟大气环境模型的三维描述是影响虚拟环境视觉效果是否逼真和自然的关键因素之一，虚拟大气状况能使虚拟环境与真实自然环境高度相似，从而提高虚拟场景的逼真度和一定程度上保证用户的沉浸感，因此在视景仿真中研究大气状况的模拟实现具有重要意义。本文探讨大气环境的多层次模型结构以及利用环境效果类（vgEnvfx）实现虚拟环境中典型大气状况中云（Hinged Cloud）特效的方法。

二、虚拟场景中大气环境模型的构成

在虚拟环境仿真中大气模型与一般地物对象如地表地形、建筑物等的三维模型相比，具有很大的特殊性它具有空间跨度大和结构层次多的特点，采用粒子系统或传统的多边形建模均难以达到逼真的仿真效果。所以Vega中大气环境模型的构成采用多层天空模式，自地面向上，依次是地面、地表雾层、地表雾过渡区、正常能见度、底部过渡区、云层和顶部过渡区七个层次。

三、Lynx中Hinged Cloud参数

Vega支持两种截然不同的模拟云类型的模型[2]。在Vega早期版本中，Box Cloud的环境效果只作为云。Hinged Cloud环境效果超过Box Cloud，这个能力是使用一个Ephemeris（星际表）的效果实现视野在黎明和黄昏时发光，而且可以使云移动。因此Hinged Cloud在环境效果中更加具有代表性，Lynx中片状云（Hinged Clouds）的面板参数包括绘制、Z范围、透明方式等。

四、片状云的模拟

场景大气层模型的环境效果之一是Cloud Layer（云层）的模拟。在Vega中，云由一个指定为Cloud Top（云顶））和Cloud Bottom（云底）的海拔高度边界内一个区域的模拟。当观察者的位置定位在云层内时，云层将作为一个不透明的云色团块出现。当眼点进入云层时，Transition Layers（过渡层）中发生能见度的逐渐退化[3]。当把观察者的眼点放在云层的底面或顶面时，由扩展到地平线的纹理多边形模拟云顶和云底。

五、结论

虚拟环境中大气状况的模拟能使观测者产生丰富的想象，从而沉浸到虚拟场景中。所以大气状况的模拟实现对保证虚拟场景的逼真度具有重要作用。本文简要介绍了大气模型的特点和结构形式及Lynx中Hinged Cloud各种参数的意义，用Vega实现了虚拟环境中云层的模拟，很大程度上提高了虚拟场景的逼真度和沉浸感。

参考文献：

[1]吴家铸,党岗,刘华峰.视景仿真技术及应用[M].西安电子科技大学出版社,2001,288-291

[2]龚卓蓉.Lynx图形界面[M].国防工业出版社,2002

[3]龚卓蓉.Vege程序设计[M].国防工业出版社,2002