题目：虚拟雪景视景仿真方法的研究与实现

自然景物的视景仿真可增强虚拟现实系统的沉浸感，是当前虚拟现实技术研究和应用的具有挑战性的重要方向之一。在自然界中，雪景是一种十分普遍的现象，同时雪也是冬季的代表特征。一套好的虚拟雪景视景仿真方法可以实现场景的季节变幻，同时能大大的增强虚拟现实系统的沉浸性和构想性。本文以国家863 计划项目“实时三维图形平台BH_GRAPH”为背景，总结了雪景模拟现有方法的不足，将虚拟雪景的视景仿真分为降雪和积雪两个部分，针对降雪粒子总数与系统实时性能的瓶颈问题和积雪的雪层厚度不可变等问题展开研究工作，主要成果如下：（1）研究并实现了一种基于GPU粒子系统的降雪效果实时仿真方法。该方法对雪粒子模型进行了设计，了一个有效的运动模型，并同时给出了降雪模拟的具体步骤；研究了一种基于当前图形硬件处理单元(GPU)的粒子系统，并基于这种GPU的粒子系统实现了虚拟场景中大规模降雪这一景象的实时逼真绘制。（2）研究并实现了一种实时模拟动态积雪效果的仿真方法。该方法采用了一种基于深度测试的遮挡剔除方法来确定场景中的积雪区域和被遮挡区域，设计了一种顶点沿法向偏移以表现雪层厚度的方法，研究了积雪效果的绘制表现方法，最终实现了虚拟场景中动态积雪效果的实时逼真绘制。（3）构建了一套可交互的综合雪景仿真演示环境，设计了实验方案对并本文的雪景仿真方法进行验证。对降雪与积雪仿真方法进行了实验，并对两种粒子系统的绘制速率进行对比分析；设计了一种人机交互机制使得系统可以实时生成用户所指定的虚拟雪景；在实时、快速绘制的前提下，形成了一套雪层随降雪时间动态堆积的综合雪景视景仿真方法。