[发明专利]基于曲面细分的台风模式云动画显示方法

摘要

一种基于曲面细分的台风模式云动画显示方法，首先对模式输出的网格格点上气象要素进行了数据量的压缩，这样处理过的数据不但占据空间小，同时也满足构建台风模型，体现台风云系形状细节的要求。还编制了渲染台风云动画所需的顶点着色器、外壳着色器、域着色器、像素点着色器。原始的台风网格顶点数据流进入上述各个着色器进行处理，之后便可以生成高清的模式台风云动画。本发明摒弃了以往固定管道的渲染管线，使用了基于Direct3D 11的显卡可编程管道，所有的计算都在显卡的流处理器阵列中完成，从根本上解决了为计算相邻时刻云模型顶点数据插值而造成系统计算资源的浪费。

主权项

1.一个基于曲面细分的台风模式云动画的显示方法，其特征是步骤包括：编制了渲染台风云动画所需的顶点着色器(102)、外壳着色器(103)、域着色器(105)和像素点着色器(106)；1)对数值预报模式输出的网格格点上的气象要素进行数据量的压缩；2)进行台风云模型动画渲染：步骤1)压缩的原始的台风云网格顶点数据流依次经顶点着色器(102)、外壳着色器(103)、域着色器(105)和像素点着色器(106)处理，最后生成高清的台风模式云动画；所述步骤1)中，选用数值预报模式输出的云顶高度数据作为构建台风云模型顶点的位置和颜色信息；创建3个Direct3D 11的纹理；其中2个纹理分别存放已读取的t时刻和t+1时刻的云模型的顶点高度数据，简称云顶高度数据；在对t时刻和t+1时刻的云顶高度数据进行插值计算的同时，读取t+2时刻的云顶高度数据到最后1个纹理之中；所述步骤2)中，2.1)由顶点着色器(102)对云模型的控制点网格进行世界矩阵的变换，得出控制点网格经过旋转或平移后的三维空间坐标；2.2)由外壳着色器(103)在由相邻的四个控制点构成的四边形中设置四个边的细分参数，由随后的Direct3D 11的系统固定的细分模块进行三角面的细分；2.3)由域着色器(105)分别取样t时刻和t+1时刻对应的纹理，得到云顶的高度；然后将云顶高度数据插值计算结果中的高度信息和颜色信息给细分出三角面的顶点赋值；并对该顶点进行摄像机矩阵和投影矩阵的变换，完成三维空间中的点在二维屏幕坐标空间的转换；2.4)由像素点着色器(106)将接收到的像素点送入像素点混合器，最终显示在屏幕上。