自然场景的模拟一直是虚拟现实一个重要方面,降雨现象是日常生活中最常见到的,雨场景在游戏动画、驾驶仿真等众多领域具有广泛应用。目前的雨场景仿真中,大多只针对部分特定现象进行模拟,现实中,雨滴下落过程中可能与建筑物、地面以及水面等发生碰撞。因此提出一种实时的雨滴交互模拟方法,实现对多种常见物体的交互现象模拟。首先,为了保证雨滴运动的真实性以及实时性交互,建立雨滴的几何模型和动力学模型,并考虑雨滴的随机运动描述问题。针对虚拟雨场景中动态雨滴交互的问题,对产生的相应效果进行深入分析,引入Metaball技术,改进绘制算法中势能的球心位置计算方法,并通过物理学公式以及碰撞检测算法实时解决雨滴碰撞后的变形问题。此外,通过引入距离临界值,实现雨滴之间的融合现象。其次,通过使用高度图绘制凹凸不平的地面,引入计算机图形学中成熟的BRDF渲染方法,实现雨后湿润地面的光学效果;为进一步增强真实感,利用深度图来生成雨水达到地面的飞溅位置,实现雨水飞溅的层次感和随机性效果。再次,为解决雨场景现象模拟的真实感问题,进行雨滴和水面的交互模拟中的多项效果模拟。通过使用高度图的深度信息绘制积水区域,引入过程式纹理的方法模拟水面涟漪,利用Metaball技术处理水面上的气泡的融合,采用粒子系统模拟雨滴飞溅效果。最后,利用Cg语言编程实现反射和折射效果,与光照模型混合得到综合的光学效果,减少计算成本,提高实时性,设计并实现实时模拟系统,对算法最终模拟效果进行展示、分析和对比,以验证提出的模拟算法。