3D场景天气系统 | 使用AMRT3D实现天气渲染的全面提升

随着三维模型由单纯的产品展示向场景联动数字化、智能化转变。3D渲染已成为场景打造极致沉浸感的“标配”。实时光影、昼夜交替、天气变化……高仿真度、高沉浸感、自然交互体验的3D场景为用户打造身临其境的视觉享受，让每一次交互都变成一种极致体验。

AMRT3D引擎基于眸瑞智能自研三维底层打造，以核心的轻量化技术及自有轻量化格式为支柱，提供3D渲染技术，可轻松集成到不同平台的孪生系统，并支持定制化设计，为开启次世代高质量3D数字孪生提供了稳定保障。

传统模型和天气渲染的对比

传统的三维模型展示，整体以产品为重点，这一类场景一般来说信息量很单一，缺乏沉浸度。现在也会有在普通场景上加入一些渲染功能来优化画面，这类效果比前面的好一些，但没有实时渲染，还是画面不够真实，沉浸度也打折扣。

这里是AMRT3D在普通PC上的效果。整个3D场景的渲染效果非常丰富，有实时光影、昼夜交替、天气系统、云层变换，都是实时高清渲染。

AMRT3D轻量化图形引擎是一款专为数字孪生应用打造的引擎。以实时渲染世界万物为概念来进行构建，将渲染效率及品质都进行了全面提升。

在渲染流程上采用视锥体裁剪、距离裁剪、遮挡剔除的方案减少渲染对象，对大场景进行区域划分，并建立八叉树结构，加快检索速度的同时，最大化的提升场景渲染效率。

针对高精度重复模型，采用实例化的方式，对需要交互的部分进行数据框取，在业务上进行单独处理。对渲染对象进行批量LOD处理，对于不同类型的渲染对象采用不同的LOD策略，降低渲染网格数量以及渲染面数。能够很好的解决场景规模大，高精度模型多引发的帧率下降、内存溢出、渲染错误以及加载时间长等问题。

目前可以作为城市级三维场景的支撑引擎，在PC、大屏等应用上都有优秀的表现。

在渲染品质上，引擎采用创新的渐进式渲染架构，支持千万级面片模型的流畅展示，通过智能LOD调度和GPU实例化渲染技术，实现复杂三维场景的60FPS稳定帧率。独有的材质压缩算法，在保持影视级画质的同时，模型加载速度有明显提升，支持多光源、动态天气、相机路径动画，满足多行业多场景高拟真展示。

在天气和天光的氛围方面，引擎天气系统通过算法与物理模拟可动态生成晴天、雨雪等天气，并同步借助粒子系统、动态光照和着色器技术渲染雨滴、湿润表面、表面水流、积雪等视觉效果，来增强环境的真实性。比如根据场景所在地的外部天气效果实时更新当前场景中模型的状态。

AMRT3D天气效果

天气中必要的比如日出日落、雨雪雾效，均可仿真模拟。

其中天气状况是可以被其中的物体影响，比如建筑遮挡、光影变换，这样就起到了沉浸度的效果。

我们还根据不同应用场景属性做了定制化的实现效果。

比如给园区搭建数字孪生场景，需要对环境进行24小时动态监控，比如白天的运维状态、夜晚的巡警状态，在引擎中都可以实现仿真。

首先在项目开发过程中，这些效果在引擎编辑器中就能实时看到，达到帮助开发者和设计师、美术师实现所见即所得的效果，在项目投入使用后，还能做到高沉浸度和提升可交互性。

天气系统实现细节

接下来介绍一下具体的技术实现细节。

1. 以AMRT3D引擎为基础

首先我们需要将场景放置在AMRT3D引擎中，以此为基础进行构建。

引擎下载及使用均为免费，进入AMRT3D官网即可下载。

2. 天气工具

引擎提供了完善的功能配置，直接打开天气工具，可选择时间流逝速度，开启从清晨、正午到傍晚的天气效果。

晴、雨、雪、云层、雾效等均可通过按钮开启，按照需求选择不同程度的对应渲染效果即可。界面清晰易懂，实时预览效果，极大地方便我们在项目开发中使用和调试天气系统。

后续我们会继续分享场景优化提升方式，请持续关注。