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Computer Graphics

Hauptseminar Computergrafik - Wintersemester 2007/2008;
Lehrstuhl für Computergraphik und Visualisierung
Betreuer: Dipl.-Phys. Niels v. Festenberg;

Computergraphische Modellierung von Schnee

Ich gehe in meiner Ausarbeitung auf eine Methode der computergraphischen Modellierung von Schnee ein. Diese wurde von Paul Fearing an der University of British Columbia im Jahr 2000 entwickelt und im selben Jahr ebenfalls auf der Siggraph vorgestellt wurde. Mit diesem Verfahren lassen sich gefallene Schneemassen in eine Szene einbetten sowie verschiedene Effekte wie Windverwehungen oder Schneestaub generieren.
Es soll eine statische, blickwinkelunabhängige 3D-Oberfläche entstehen. Um dies zu erreichen, werden Modelle für die Akkumulation sowie für die Stabilität entwickelt. Beide sind für die dargestellte Herangehensweise essentiell und beschreiben eine grobe Unterteilung dieses Artikels.
Die Aufgabe des Akkumulationsmodel ls ist es auf die Frage "Welche Stellen werden von wieviel Schnee erreicht?" zu reagieren. Dem schließt sich die Frage nach der Menge von Schnee an, welcher in einer bestimmten Szene fällt. Beantwortet werden diese durch eine adaptive Kombination aus Partikelsystem und Oberfläche, welche Schneeflocken in Richtung Himmel schießt, um jedem Startplatz unabhängig Kontrolle über Dichte, Genauigkeit und Rechenzeit zu geben. Dies erlaubt weiterhin eine Gewichtung der einzelnen Startplätze, resultierend in einem sich ständig verbessernden Ergebnis und der Möglichkeit, die Verfeinerung des Modells zu jedem Zeitpunkt abbrechen zu können.
Ist die Frage nach der Menge von Schnee und den entsprechenden Landeplätzen beantwortet, bewegt das Stabilitätsmodel l den Schnee durch kleine simulierte Lawinen von physisch instabilen Plätzen fort. Dieser, sich an der Neigung und am Schüttwinkel orientierende Algorithmus, bietet weiterhin die Möglichkeit auch andere Substanzen wie Wasser, Mehl oder Sand korrekt zu verarbeiten.
Optional bietet eine abschließende Konvertierung in implizite Funktionen die Möglichkeit Effekte wie z. B. Schneebrücken, Windverwehungen oder Tierspuren zu simulieren.

Beispiel für gefallenen Schnee
Beispiel für die automatische Generierung gefallenen Schnees nach Fearing

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Quellen

Last modified: 1st Feb 2010, 2.56 PM
Author: Dipl.-Medieninf. Sören König