在计算机图形学领域中,自然景物模拟是重要的研究课题之一,而云的模拟是自然景物模拟中十分重要的一部分。随着计算机性能的提高,人们对于模拟的要求也随之提高,云的模拟要具有高逼真、实时性、动态和可交互的特点。云的模拟分为建模和渲染两部分,其中建模部分构建描述云的特征的模型;渲染部分根据建模,计算光照和阴影,将云在屏幕上绘制出。云的模拟方法分为基于物理模型和基于经验模型两种,前者模拟云内部真实的物理活动,效果逼真但是计算量庞大,无法实时渲染;后者借助于数学模型,对云的特征进行归纳建模,可以实时渲染,效果的好坏取决于模型本身和后续渲染,一个好的建模和渲染方法对于云的实时模拟至关重要,因此本文提出了一种基于体绘制的云的建模和渲染方法。本文的主要工作内容有三个方面:一是提出一种基于噪声生成的体积云建模的方法。该方法基于Perlin噪声和Worley噪声生成的分型噪声,同时结合密度-高度函数和时间函数生成体积场,对云进行建模,具有动态、高逼真性,可以同时用于多种类型的低云族。二是提出一种基于光线步进的体积云渲染的方法。该方法结合比尔-朗伯定律、相位函数、暗边效应等计算光照,使用光线步进的优化算法对云进行实时渲染,云的效果逼真,光照更加真实,具有实时性,可以模拟云的运动,可以穿过云层产生交互。三是提出一种体积云在移动端加速的方法。该方法基于模型对云的体积场生成密度估计函数和基于Value噪声生成的湍流噪声对体积云的体积场进行建模,使用基于模型表面的光线步进的优化算法进行渲染,使用Shadow Map加速阴影渲染,在移动端实现较为逼真的动态体积云的实时渲染,可以模拟云的运动,可以穿过浅层云层产生交互。