真实感自然场景模拟技术一直以来都是计算机图形领域的热点研究问题之一,而真实感云场景模拟技术则是其中一个重要的组成部分。云场景模拟技术的研究不仅在计算机图形和虚拟现实等领域中有着重要的意义,同时对于大气气象学、流体力学和航空航天领域等也具有重要的实际意义。本文在总结国内外研究成果的基础上,研究并实现了真实感云场景模拟的方法。在论文研究过程中,按离地高度对云进行分类,实现了包括卷云和积云两类云体的复杂场景真实感模拟。并在此基础上,重点致力于研究如何使多样化的云模型能够真实地反映出不同条件下的光照效果以及大气散射效果(体积光)。论文主要研究内容与成果概括如下:1.针对卷云场景的分布特点,基于二维纹理空间建模,使用Perlin噪声生成云浓度图。并设计了一种反射光与透射光相结合的光照模型,改善了传统方法无法真实反映不同角度太阳光照的问题,实现了不同光照条件下的卷云层模拟。2.为了突出积云的个体特征,建立了基于粒子元片的静态云模型,在此基础上设计了一种基于光照贴图的两遍光照渲染算法来模拟云的多重散射光照效果。光照贴图能够达到像素级的精度,从而很好地保存了云粒子元片的光照信息。3.研究了以云为遮蔽物而产生体积光效果的真实感绘制方法,设计了一种基于屏幕空间的后处理算法。在已有算法的基础上,进行了边缘修正与Alpha衰减修正这两个方面的处理,并实现了云层的体积光模拟。上述真实感云场景的模拟算法均都已在原型系统进行了实现,原型系统的算例结果验证了本文研究成果的正确性。