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    10

    2．5  小结 10

    3.  基于纹理映射模拟闪电的方法 12

    3．1  纹理映射原理 12

    3．2  OpenGL介绍 13

    3.2.1 OpenGL概述 13

    3.2.2 OpenGL的特点 13

    3.2.3 OpenGL的扩展库 14

    3. 3  基于纹理映射模拟闪电的方法 15

    3.3.1 基于纹理映射模拟闪电的原理 15

    3.3.2 基于纹理映射模拟闪电的步骤 15

    3. 4  实验结果 17

    3. 5  小结 19

    结  论 20

    致  谢 21

    参考文献 22

    1  引言

    1．1  背景介绍

    在虚拟场景的创建中研究闪电的计算机模拟仿真有着重要的意义和广泛的应用。在游戏、图像、图形和影视作品中能大大增加场景的真实性。本课题依托航天八院横向合作项目“××对抗仿真综合可视化平台”，重点研究雷暴雨环境下的闪电现象模拟技术，从而为××对抗提供逼真的环境背景，增强仿真系统的真实感。

    1.1.1 闪电概述

    闪电作为一种自然现象，在人们的生活中经常能够看到。模拟仿真闪电现象首先要对闪电有基本的了解。

    闪电，在大气科学中指大气中的强放电现象。在夏季的雷雨天气，雷电现象较为常见。它的发生与云层中气流的运动强度有关。

    闪电的放电作用通常会产生电光。雷电起因一般被认为是云层内的各种微粒因为碰撞摩擦而积累电荷，当电荷的量达到一定的水平，等效于云层间或者云层与大地之间的电压达到或超过某个特定的值时，会因为局部电场强度达到或超过当时条件下空气的电击穿强度从而引起放电。空气中的电力经过放电作用急速地将空气加热、膨胀，因膨胀而被压缩成等离子，再而产生了闪电的特殊构件雷（冲击波的声音）。目前对于放电具体过程的认识还不能透彻明白，一般被认为和长间隙击穿的现象相类似。

    闪电的电流很大，其峰值一般能达到几万安培，但是其持续的时间很短，一般只有几十微秒。所以闪电电流的能量不如想象的那么巨大。不过雷电电流的功率很大，对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大，所以需要安装避雷针或避雷器等以在一定程度上保护这些建筑和设备的安全。

    1.1.2 闪电形成的原因

    云中电荷分离的现象至目前为止还是研究中的课题，有很多假说被提出来试图解释此一现象发生的原因。

    静电感应假说[ ]：根据静电感应假说，至今仍未充分了解电荷的分离过程，不过似乎总要有很强的上升气流将小水滴抬升，使它们产生过冷至摄氏-10度到-20度。这些过冷的小水珠会和冰晶相碰撞产生柔软的冰水混合物—软雹（graupel），这些碰撞会使冰晶带有正电、软雹带有负电。此时上升气流会继续将较轻的冰晶(带正电)抬升，软雹则因较重而落至云的中下层，进而造成云层上半部带正电，下半部带负电的电荷分离现象。此电荷分离过程使云间的电位差不断增加，直到足以释放而形成闪电。论文网

    极化假说：极化机制分为两个部份：1.掉落中的冰晶和小水珠通过地球的环境电场（Earth's natural electric field）会产生电极化的现象。2.碰撞中的冰粒会因静电感应而带电。

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