自然环境仿真技术一直是计算机图形学、虚拟现实领域的研究热点和难点之一。飘雪场景作为自然景物中的一种,是真实感自然环境仿真系统中的不可缺少的一部分。在真实感自然环境仿真系统中,没有雪景的冬季场景是不完美的。飘雪场景实时绘制技术可以应用在虚拟现实、计算机动画、三维游戏、广告特效等系统中。为了实现一个真实感飘雪场景实时绘制系统,本文的主要研究内容及创新如下：1.针对飘雪场景实时绘制问题,提出了基于高级粒子系统的飘雪场景实时绘制方法。首先,采用基于三层结构(即雪粒子、雪粒子族、雪粒子族)的高级粒子系统管理方法；然后,初始化雪粒子、雪粒子族、雪粒子族管理的属性；接着,根据雪粒子和雪粒子族的运动分析,进行更新计算雪粒子和雪粒子族的属性；最后,绘制出雪粒子和雪粒子族。2.针对雪花沉积问题,提出了基于高度场的雪花沉积技术。首先,初始化基于高度场的场景图,包括场景地形和地物模型；然后,采用基于圆球的点沉积进行沉积计算,此时的雪花沉积数量较少,还不足以覆盖地面；接着,采用基于圆球的点沉积和基于高度场的面沉积相结合的方法,进行沉积计算,此时的雪花沉积数量较多,覆盖地面,并进行堆积；最后,绘制出雪花。3.针对风雪交互中的风场建模问题,改进了基于Boltzmann方程的风场建模方法。首先,将空间离散成三维网格,并设定三维网格初始密度和网格点处风场的速度；然后,计算网格局部平衡分布参数；接着,计算网格格点处宏观密度和速度,更新雪花的速度和位置等属性；最后,绘制出与风场交互的雪花。4.基于上述算法,设计并实现了一个飘雪场景特效系统。构建了飘雪场景特效系统的系统框架,给出了飘雪场景特效系统的模块划分,系统的实验结果和分析表明,所实现的算法能满足真实性和实时性的要求。