[发明专利]一种基于着色器实时表现气象变化的虚拟仿真系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于着色器实时表现气象变化的虚拟仿真系统和方法，方法步骤：S1开始；S2获取指定地区的天气数据；S3将天气数据参数化处理为参数字符串；S4将参数字符串传递给着色器；S5将三维植被模型及纹理贴图导入三维引擎；S6三维引擎获取三维植被模型的材质对象；S7三维引擎对三维场景进行渲染处理；S8输出渲染结果；S9结束；所述着色器根据参数化的气象数据对三维植被模型进行顶点和像素表现的计算和映射，从而获得不同气象条件下三维植被模型的不同表现。本发明基于一种着色器实现了多种气象的三维表现，解决了现有气象条件改变，需手动拖拽修改着色器或预制大量不同天气下三维模型的麻烦，节省人力物力，符合人对气象信息的感知习惯。

技术领域

本发明属于气象可视化技术领域，具体涉及一种基于着色器实时表现气象变化的虚拟仿真系统和方法。

背景技术

随着气象信息化的大力推进，三维可视化逐渐体现出它相对二维展现的优势，如更加直观、形象，对气象的表现更加准确到位。

目前三维可视化技术日益成熟，市面上有很多专业的三维引擎，可以用于实现三维可视化的展示、互动以及数据处理，而在三维引擎中，所有图形绘制都必须通过shader(着色器)来实现。着色器技术在计算机图形学中被广泛使用，可用于增强三维可视化的效果表现。着色器实际上是一段程序，负责将输入的三维模型的Mesh(网格)以指定的方式与输入的贴图或颜色等组合作用，然后输出，绘图单元根据这个输出将三维模型绘制到屏幕上。

目前气象表现多是通过二维表现，现有的基于二维动态图像展示天气的系统，需要提前针对不同的季节、天气设置众多不同的模型，比如以人物为模型时，需要提前设置春天的人，夏天的人，秋天的人，冬天的人，同一个季节下，又需要分别设置雨天的人，晴天的人，阴天的人等等，系统繁琐；虽然基于二维动态图像展示天气的方法，也可以根据风力风向大小调整植被模型的摆动幅度和频次，但能做出的调整也仅限摆动的幅度和频次，模型本身的形态等难以做出改变，不够直观，形象，也无法通过单一模型同时展示风力风向、雨量等多种气象信息，所以必须需要提前准备多种二维的动态模型，通过不同的模型展示不同的气象信息，增加了系统的复杂性。

现有的基于三维进行气象表现的很少，而已有的三维表现也只是通过着色器零散地实现单独风力表现效果或单独湿度表现效果，并且基本都处于在三维引擎中调整好效果无法动态修改表现效果的情况，或者提前针对晴天、雨天、阴天、雪天等设置不同的三维模型，并对各模型设置不同的三维渲染模块，根据气象信息的变化，在不同的三维模型之间进行切换展示，甚至有时候，需要人工手动拖拽修改着色器，系统复杂，对气象信息的表现效果不佳，工作效率低等缺点。可见目前没有一个独立系统的气象表现文件，这对于气象表现的三维可视化发展非常不利。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何构建一个系统的基于三维表现的气象表现文件，以便简单快捷的，有效率的，直观的展示气象信息。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于着色器实时表现气象变化的虚拟仿真系统，包括：

天气数据获取模块，天气数据参数化模块，三维植被模型模块，三维模型渲染模块，输出模块；

天气数据获取模块用于获取指定地区的天气数据，所述天气数据包括季节、温度、风力、风向、雨量、露量、霜量、雪量；

天气数据参数化模块将天气数据获取模块获取的天气数据进行参数化处理，并将参数化的天气数据传输给三维模型渲染模块，即将季节、温度、风力、风向、雨量、露量、霜量、雪量的气象值进行数据类型的转换或通过公式计算转换为着色器中需要的数据类型或中转计算数据，并将这些参数组合为参数字符串，传递给三维模型渲染模块；

三维植被模型模块包含由三维建模软件建立的至少一个三维植被模型及其相应的纹理贴图，并负责将三维植被模型和相应的纹理贴图导入到三维模型渲染模块中；