Real-time landscape-size convective clouds simulation and rendering
Simulation et rendu temps-réel de nuages convectifs à l'échelle du paysage
Résumé
This paper presents an efficient, physics-based procedural model for the real-time animation and
visualization of cumulus clouds at landscape size.
We couple a coarse Lagrangian model of air parcels with a procedural
amplification using volumetric noise.
Our Lagrangian model draws an aerology \ie the atmospheric physics
of hydrostatic atmosphere with thermodynamics transforms,
augmented by a model of mixing between parcels and environment.
In addition to the particle-particle interactions, we introduce particle-implicit environment
interactions. In contrast to the usual fluid simulation, we thus do not need
to sample the transparent environment, a key property for
real-time efficiency and scalability to large domains.
Inheriting from the high-level physics of aerology, we also validate our
simulation by comparing it to predictive diagrams, and we show how the user can
easily control key aspects of the result such as the cloud base and
top altitude. Our model is thus fast, physical and controllable.
Cet article présente un modèle temps-réel procédural basé sur la
physique pour l'animation et la visualisation temps réel
de cumulus à l'échelle du paysage.
Nous couplons un modèle Lagrangien basse-résolution de parcelles
atmosphériques avec un modèle d'amplification procédurale à base de bruit volumique.
Notre modèle Lagrangien s'appuie sur l'aérologie \ie la physique
de l'atmosphère en équilibre hydrostatique avec transformations thermodynamiques,
augmentée d'un modèle de mélange entre les parcelles et de l'environnement.
En plus des interactions entre particules, nous introduisons les
interactions entre les particules et l'environnement implicites. Contrairement à la simulation de fluides habituel, on n'a donc pas besoin d'échantillonner l'environnement transparent, une propriété clé pour
l'accessibilité au temps réel et la scalabilité aux grandes étendues.
Héritant de la physique à haut niveau de l'aérologie, nous validons notre
simulation en la comparant aux diagrammes prédictifs, et nous montrons comment l'utilisateur peut
contrôler facilement les principaux aspects du résultat comme
l'altitude de la base et du haut des nuages. Notre modèle est donc rapide, physique et contrôlable.
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