壶口瀑布景色优秀作文（精选14篇）
“嘟嘟”随着汽车喇叭的声音，我们到达了目的地。我兴奋地跳下车，看到不远处的桥像一条巨龙俯卧在河面上，映入我眼前的是一望无际的大石头。
我们走过了一段摆满商品的小路，来到壶口瀑布的跟前，这里人山人海。原来，这就是波涛汹涌的黄河啊!上游宽宽的河面到了这里聚集在一起，发出了惊天的响声，波涛汹涌的河水冲下去又冒上来，好像一个大锅里的水烧开了一样在翻滚，溅起了漂亮的水雾，把我的衣服，头发打得湿淋淋的，感觉好凉爽哦!这时，半空中会出现一道缤纷的彩虹，可迷人啦!此刻，有的人用心地观看着瀑布，有的人坐在小毛驴身上得意洋洋地拍照，有的人欢声笑语，还有的小朋友用手指头在土上画画呢!别提有多开心啦!
1.抓住特点, 细致描写。
2.描述景物, 层次分明。
3.情景交融, 表达感情。
教学重点:抓住特点, 细致描写。
教学难点:情景交融, 表达感情。
一、前作文:未成曲调先有情
(一) 话题交流, 真情融汇:吹面不寒杨柳风
1.同学们, 新学期开始了, 春天也悄悄地来了, 春姑娘用自己的巧手, 打扮着迷人的春天, 你们想看看吗?最好是能够看得仔细些, 看完后给大家介绍介绍。
2.导入新课。春风吹来, 燕子回归, 桃花盛开, 小草绿了, 柳树发芽, 小朋友们放起了风筝。好美的一幅春景图呀!来, 孩子们, 让我们一起走进春天吧!
3.师:春天来了, 校园也呈现出不同于以往的生机, 同学们在课前仔细面容了校园。你觉得我们的校园美吗, 最美的是什么。 (自由发言) 想把这些美用笔记录下来吗?
4.当我们浏览春天的校园时, 你有什么新发现?你看到了什么?想到了什么?
生:枝条上的是小芽, 还是花苞
生:叶子是什麼颜色?和冬天时, 看起来有什麼不同
生:看看草地上有多少不同的小花
生:看到哪些不同颜色的花
生:闻闻看, 草地的气味?花的气味
生:闭上眼睛, 用你的身体感受春天
生:春天早晨的阳光照在身上, 有什麼感觉
生:春天的阳光和冬天 (夏天) 一样吗有什么不同
生:春天有哪些颜色
生:春天的草地上有什麼
生:春天的校园里有哪些不同的花
生:……
5.同学们真的很聪明, 想出了这么多的新主意。今天我们就一起来探究一下校园的春天, 描述一下校园的春天, 好吗?
设计意图:亲情交流, 使学生如坐春风, 如浴春雨, 自然地导入了话题, 引发学生的创新思维, 引导学生回味校园的春天体验, 使学生在亲切的交谈中走进了春天。
(二) 成语点睛, 诗句引趣:嘈嘈切切错杂弹
1.为了帮助大家描绘春天的美丽, 老师为大家带来了亦从此描述春天的成语, 读一读下面的成语, 说一说你最喜欢哪一个?你还知道哪些?鸟语花香 百花齐放 繁花似锦 桃红柳绿 春色满园 春意盎然 大地春回 大地回春 富于春秋 春晖寸草 春回大地 春满人间 柳暖花春……
2.老师还为大家带来了一些关于描写春天的诗句, 读一读下面的诗句, 说一说你最喜欢哪一句诗?你还能补充一些吗?
满园春色关不住, 一枝红杏出墙来。 (《游园不值》)
等闲识得东风面, 万紫千红总是春。 (《春日》)
万树江边杏, 新开一夜风。满园深浅色, 照在绿波中。 (《春游曲》)
……
设计意图:诵读成语、古诗, 营造了一种春意融融的氛围, 即收拢了学生心思, 又激发了学生的兴趣, 还帮助学生积累了语言素材。
(三) 激发情趣, 游戏引路:未成曲调先有情
1.小游戏:走进成语岛。说一个关于春天的成语。比一比谁聪明。
2.小游戏:想象春天美。说一句想象春天的话, 注意用上比喻或拟人的手法, 赞美春天。比一比谁想的一句话新颖有趣。
设计意图:通过做关于春天的小游戏, 以激发学生的热爱春天的情趣, 激发学生的创新思维, 为做好了垫。
二、中作文:奇思妙想我能行
(一) 奇思妙想, 开启心路:一语天然万古新
1.师:春天已经悄悄地来了, 你从什么地方感受到了春的气息?春天你们想出去找找春天吗?
2.同学们, 让我们在脑子里放放电影, 还记得校园中哪些地方最让你觉得最美呢?
【学生从花草树木、鸟兽虫鱼等方面, 说一说校园春景】
3.春天来啦, 校园里的景物变化很大。校园里的景物也很多, 我们按什么顺序来说呢?
生:按地点变化的顺序
生:按景物的类别说
生:从静态和动态两方面来说
生:……
4.我们知道了说的顺序, 请大家在小组内按一定的顺序说一校园里春天的景物的美丽?比一比谁聪明, 说的最棒。【小组内交流】
5.我听了刚才同学们说出了校园的很多美丽, 但是, 我发现有的同学说的不生动, 不具体, 没有趣。谁能告诉大家, 应该抓住景物的哪些特点来说?用什么方式说明, 会更有趣?
生:抓住形状、颜色的特点
生:抓住静态、动态的特点
生:抓住气味的特点
生:……
设计意图:引导学生畅所欲言, 谈心情, 谈感受, 谈方法, 开拓了学生的思路, 活化了学生的思维, 激发了学生的兴趣。说得生动有条理, 表达了真情实感, 基本上就成功了一半。本环节重点突出了对景物特点的说和学生说话语言的评价, 使学生在不知不觉中掌握了写话的方法, 为学生写话打下了扎实的基础。而教师在这个时候的热情表扬和鼓励, 则更加激起了孩子们的表达欲望。
(二) 佳作引路, 章法导写:要把金针度与人
1.听了刚才同学们的谈论, 我觉得大家对校园里的春天的美丽知道的很多。如何把我们感触了的校园春色用生动的语言描述出来, 还需要“更上一层楼”。为了帮助大家“欲穷千里目, 更上一层楼”, 老师特意为大家搜集了一些精彩的范例。相信大家一定会喜欢的。读一读下面的佳作片段, 说一说你的感悟和收获。
2.展示佳作, 引导评议, 读中学写。
【展示佳作片段一】
春天来到操场上。操场上的小草从泥土里探出头来, 呼吸着新鲜的空气, 操场边上白杨树也长出了新芽, 呈现出勃勃的生机。白杨树旁边的垂柳, 抽出新的枝条, 微风一吹, 摇摇晃晃, 像是在做广播操;细细的柳丝上, 不知从什么地方送来的嫩黄色, 定眼望去, 又有些像绿色。她们的腰好软, 轻风将下梢托起, 整齐又好看;换个角度看, 又一齐垂下来, 仿佛梳齐的头发。我不禁诗性大发, 吟起了贺知章的《咏柳》:碧玉妆成一树高, 万条垂下绿丝绦。不知细叶谁裁出, 二月春风似剪刀。
讨论:这段话描写了什么景物?是按什么顺序来写的?抓住了哪些特点?运用了什么方法? (学生讨论, 老师随机点拨)
【展示佳作片段二】
我来到校园东北角的花园里。啊, 好美!有山茶、月季、一串红、紫荆……五颜六色, 竞相开放。瞧, 西边的桃花开得多好啊!粉红粉红的。由五片花瓣组成的, 鹅黄色的花蕊镶在粉红的花朵上, 十分显眼。那粉红的花朵躲在那翠绿的叶子下, 好像一个害羞的小姑娘。微风徐徐吹来, 北边的桃树轻轻摇摆, 小蜜蜂和小蝴蝶在桃树周围飞来飞去, 从这朵花上飞到那朵花上。那景色人见人爱。啊, 什么香?随着一丝清香, 我来到一棵开着紫色花朵的小树前。听别人说, 这叫紫荆。紫荆花的花朵小小的, 密密麻麻, 好不可爱。那花是一串一串的, 开在枝干上, 像珍珠。最特别的是紫荆先开花, 后长叶, 你说这奇怪不奇怪?在东边, 有一片不知名的花, 那花也是一串一串的, 不过是红色的。听人说把花蕊拉出来, 吸里面的汁, 很甜很甜的。那山茶花有的开放了, 红红的, 像天上的朝霞;有的含苞欲放, 花骨朵饱胀得快要裂开了。整个花园仿佛仙女织的一块花锦。
讨论:这段话描写了什么景物?是按什么顺序来写的?抓住了哪些特点来写的?运用了什么方法来描写的? (学生讨论, 老师随机点拨)
(三) 快速行文, 一气呵成:轻舟已过万重山
1.师:同学们, 春姑娘穿一身绿色的衣裙, 踏一辆绿色的车, 摇一路绿色的铃来了, 来到了我们的校园……春姑娘是个插花的能手, 她悄悄地来到了人间, 把一朵朵美丽的花插满了大地, 春姑娘是一位伟大的画家, 她在白白的大地上, 画上了青青的山, 绿绿的水, 还有露着笑脸的太阳及棉絮般的白云, 更有那可爱的花朵, 活泼的蜜蜂、蝴蝶, 顽皮的小鸟, 使得大地看起来更生动了。赶快拿起笔来, 描绘一下我们的美丽校园吧。
2.学生习作, 老师巡视指导, 及时发现优点和问题。帮助有困难的同学, 针对有代表性的问题进行作中指导。指导的重点一是写具体, 二是按一定顺序写。
三、后作文:快乐体验更新颖
(一) 自我欣赏, 同伴交流:大珠小珠落玉盘
1.学生完成习作后朗读自己的习作, 把不通顺的地方改通顺, 靶不具体的地方改具体。划出自己认为是精彩的句子和段落。
2.同桌互相交流, 评改。改通顺, 指出错别字及其病句、标点错误等。
3.小组内评优点, 评出大家认为的好词好句或者精彩语段。
4.小组内提建议, 提出哪些内容需要具体或补充, 哪些可简单或删除等等。
5.推荐一篇参加班级交流。
(二) 集体会诊, 创新行文:二月春风似剪刀
1.选一篇较为典型的文稿做点评, 肯定优点, 指出问题, 然后要求学生对自己的习作作一次修改。
2.学生根据集体评议的问题, 修改自己的习作, 二次创新行文。
设计意图:集体评议, 交流写作的经验, 引爆创新思维的火花。通过二次行文, 提高作文的质量。
(三) 佳作展览, 评选最佳:回眸一笑百媚生。
1.小组评选本次最佳。评选的项目越多越好。
2.评选班级最佳。获得最佳的人物越多越好。
3.将最佳习作在学习园地里张贴展览。
4.鼓励获得最佳的习作向校园报或其他报刊社投稿。
设计意图:通过评选最佳, 最大限度地引导学生获得习作成功的体验, 激发学生的习作兴趣, 使广大学生在体验自己的成功之时, 人人都能够“回眸一笑百媚生”。
(四) 变格创新, 自由表达:映日荷花别样红
那天下午，我们全家三人来到了延安市宜川县壶口乡。导游再三叮嘱：“今天下雨，这个时候来看瀑布是最壮观的，但也是最危险的，不要站在崖边，注意安全……”
车还没到山顶，我们便听到持续不断的天雷般的轰响，四周雾气弥漫，车缓缓地沿着山路开向山顶。车一停下，我们便迫不及待地奔向目的地，只见滔滔黄河水穿过玉龙山，300多米的河宽陡然收窄到50米左右，黄河水倾泻而下，猛跌至深槽，如巨壶注水。这个场景真熟悉！哦，原来是老版50元人民币反面的图案，我顿时对壶口瀑布有了一种亲切感。
我们小心翼翼地在湿润的乱石路上走着，心里怦怦跳着靠近崖边看瀑布。瀑布激起的水雾夹杂着雨水，将我们全身上下淋透了。眼前是浊浪滔天的飞流，耳边是震耳欲聋的轰鸣，脚下是惊心动魄的怒涛。胆小的妈妈已经双脚打战，不敢再往前一步了。
平看瀑布全景，瀑布以不可抗拒的力量狂泄而下。翻江倒海的浊流，发出万头雄狮般的怒吼。黄色的河水互相挤着，争先恐后。那狂泻的洪流，好像千百条黄龙直冲云霄，黄色的水雾则像硝烟弥漫的战场，千军万马，龙斗山谷，黄尘滚滚，遮天蔽日。
再看那些被河水冲刷的巨石，原本如钢铁似的顽物，或被冲出光溜溜的大洞，或被切出一道道深沟。它们在巨大流水的面前，也显得软弱无力，只能从自己的喉中发出无奈的哀号。
我被眼前不曾见识过，也从未想象过的恢宏场面所震撼。我睁大眼睛，张开嘴巴，试着附和那滔天的轰鸣。我发出一声吼叫，全身顿时感到一股无穷的力量。此刻仿佛时间已经停止，我左边站着著名诗人光未然，右边站着人民音乐家冼星海，他们一个饱含激情地朗诵着名篇《黄河颂》，一个豪情万丈地指挥着《黄河大合唱》奏响。
我久久凝神瞩目着大瀑布，看着滚滚黄河水，丛远到近，从宽到窄，从高到低，我不禁感叹：我们14亿中国人正如这滔滔的黄河水一样，如果我们能向壶口瀑布学习，将大家“收窄”——团结起来，心往一处想，劲往一处使，我们不就可以像瀑布一样勇往直前，势不可挡了吗？壶口瀑布，你让我明白团结的威力！
（选自《小星星作文100分·小学版》）
【简评】
人教版四年级上册习作1要求围绕自己游览过或了解到的一处自然景观，写一篇习作。小作者以传说故事入题，引出要写的一处景观——壶口瀑布，接着详细生动地描写了它的恢宏壮观，写出了自己真切的感受，读后，我们眼前仿佛呈现出瀑布的壮观场面，耳边仿佛听到震耳欲聋的轰鸣声。文章有景有感有思，是一篇有血有肉的习作。
壶口瀑布是中国黄河上的著名瀑布。滚滚黄河水至此300米宽的洪流骤然被两边的悬崖峭壁所束缚，收缩为30米，上宽下窄，河口收来如壶口，故名为“壶口瀑布”。“九曲黄河万里沙，浪涛风簸自天崖。”唐代著名诗人刘禹锡的佳句，勾画出了黄河奔流的壮观景象。亚洲飞人柯受良，曾驾驶着汽车成功地飞越了壶口瀑布。
我们从西安坐大客车出发，在弯曲的道路上经过了四个小时的路程终于到了目的地——壶口瀑布。随着从远到近的轰隆声，我们隐隐约约地可以看到两个大瀑布，一个是波涛汹涌的黄河壶口瀑布，而另一个则是人组成的大瀑布。也难怪，壶口瀑布那么壮丽的景色怎么能不被人吸引。
终于到了，我不禁被眼前的大瀑布所惊呆了，远看好似万马奔腾，浪花犹如腾空而起的黄烟。近看则像一条巨龙从天隙倾泻而下，激起了几丈高的浪花，犹如烟雨又如水底冒烟。这壮丽的景象竟是大自然所创造的，真是不敢相信。
壶口瀑布不是从高处落下，让人们仰视垂下的水幕，而是从平地往更低的深沟里跌落，人们只能俯视那滚滚的黄河水。
到壶口瀑布时人山人海，有很多的车，我们下车后向瀑布走去，原来以为那里全是水，但是到近处一看全是冰，由于原来的水里有泥，所以冰是黑白色，一望无际，踩到冰上嘎子嘎子响，由于天气暖和，有的冰下面融化了是空的，不小心较旧掉进洞里了。
瀑布很壮观，有好几层，还看到淡淡的彩虹，是我冬天第一场看到彩虹，很多人为了照相穿过安全警戒线，景区安全员吹哨子把他们劝回去。
才到景区门口，远远就能听见黄河呼啸的声音了。这还不算最壮观的呢，直到真正走近壶口瀑布，才让人震撼!
进入到景区里面，两边都是凹凸不平的小石滩，只有一条平坦的小道，是有多么小呢?两个人并排一起走，刚合适，再没法容下第三个人。
过了小道就来到了一段小堤坝。小堤坝下面堆满了白白净净的细沙，让人忍不住就跑去玩耍。那沙子是那么的柔软、丝滑，像面粉一样，我一下子陶醉其中。突然，一个震耳欲聋的声音将我吵醒，哇!我被眼前的壮观景色惊呆了：如千军万马般奔腾的黄河水汇聚在一起从高低不平的石壁上倾泻而下。再往前，那声音就如同山崩地裂，好像大地都被震地颤动起来。我让爸爸把我抱起来，再从高处往下看，这时，我看到好似一位神仙拿着一个宝壶，将浩浩荡荡奔涌而来的黄河水全部收入壶中，这正是应了那句话千里黄河一壶收。
一、瀑布模型的特点
瀑布模型将软件生命周期的各项活动规定为依固定顺序联接的若干阶段工作, 形如瀑布流水, 最终得到软件产品。该模型要求软件开发严格按照需求->分析->设计->编码->测试的阶段进行, 其至关重要的一点是只有当一个阶段的文档已经编制好并获得SQA小组的认可后才可进入下一个阶段。由于需要对每一个阶段进行验证, 瀑布模型要求每一个阶段都有明确的文档产出, 对于严格的瀑布模型每一个阶段都不应该重叠。这样, 瀑布模型通过强制性的要求提供规约文档来确保每个阶段都能很好的完成任务。
瀑布模型具有以下特点:
1、强调文档, 前一个阶段的输出就是下一个阶段的输入, 文档是个阶段衔接的唯一信息。直到开发的后期, 才可以看到软件的“模样”。
2、没有迭代与反馈。瀑布模型对反馈没有涉及, 所以对变化的客户需求非常不容易适应, 瀑布就意味着没有回头路。
3、利用文档, 可以方便地界定不同阶段, 掌握开发速度和进展。
二、瀑布模型的优缺点
瀑布模型的优点在于其强调严格管理, 确保质量的思想。它具有以下优点:
1、为开发的阶段性、早期计划及需求调查以及产品测试提供了一个摸板, 这个摸板使得分析、设计、编码、测试和支持的方法可以在该摸板下有一个共同的指导, 从而制定出开发计划, 进行成本预算, 组织开发力量, 以项目的阶段评审和文档控制为手段, 有效地对整个开发过程进行指导。
2、为项目提供了按阶段划分的检查点, 当前一阶段完成后, 开发者只需要去关注后续阶段。
3、采用瀑布模型可以保证系统在整体上的充分把握, 使系统具备良好的扩展性和可维护性, 保证整个软件产品较高的质量, 保证缺陷能够提前的被发现和解决, 在一定程度上在消除非结构化软件、降低软件的复杂度、促进软件开发工程方面起到显著作用。
瀑布模型的缺点有五:
1、这种模型依赖于早期进行的唯一一次需求调查, 当客户难以表达真正的需求或发生需要求变更时, 这种模型无法解决具有二义性问题存在的问题, 并难以适应用户需求的变化。
2、瀑布模型风险的暴露时间滞后, 往往要延迟至后期的开发阶段才显露出来, 因而失去及早纠正的机会。
3、有可能出现“堵塞状态”。采用这种线性模型, 在过程的开始和结束时会经常碰到等待其他成员完成其所依赖的任务才能进行下去的情况, 从而有可能花在等待的时间比开发的时间要长。
4、由于是单一流程, 在项目各阶段之间极少有反馈, 开发中的经验教训不能反馈应用于本产品的过程。
5、由于通过过多的强制完成日期和里程碑来跟踪各个项目阶段, 使开发者将大量时间和精力放在定制的文档中, 增大了工作量。
三、瀑布模型的适用范围
由于瀑布模型依靠早期的需求分析, 并且要求需求很明确, 该模型适用于需求明确且很少变化的软件。其次, 当项目经理开发自己很熟悉领域的软件, 就可以使用瀑布模型来加快开发速度。对于中小型的项目, 由于需求设计和开发人员往往在项目开始后就会全部投入到项目中, 而不是分阶段投入, 采用瀑布模型会导致项目人力资源过多的闲置, 这种情况不适宜采用瀑布模型。
四、瀑布模型的改进
1、对于堵塞状态的改进
架构设计是软件开发中一个重要的关注点。在架构设计完成后系统会被分为相关的子系统和功能模块。每个功能模块间的接口都可以定义清楚。在这种情况下, 当一个模块的详细设计做完成后往往就没有必要等到其它模块的详细设计都要完全做完才开始编码。因此在架构设计完成后可以将系统分为多个模块并行开发, 每个模块仍然遵循先设计和编码测试的瀑布模型思路。具体流程如图所示。
2、扩展的瀑布模型
当一个新系统的开发存在多个完全不相关的独立需求的功能开发的时候, 这个时候也可以选择将整个开发过程按独立的需求来分为多个小瀑布进行操作。
瀑布模型的精髓是线性顺序地开发软件, 线性化是人们最容易掌握并能熟练应用的思想方法。瀑布模型开发的各个阶段是顺序的, 但是这并不限定必须完成了上一阶段的工作后才能进行下一阶段的工作。在实际的开发过程中, 项目开发常常会遇到这样的情况:阶段反复和重叠。经过严格控制每个阶段的输入和输出, 可以有效地控制软件项目的开发过程和进度。以线性为主, 以并行、迭代为辅是新的软件开发模型的设计理念。以线性为主是指开发模型的总趋势是线性顺序的, 具有瀑布模型的优点。以并行、迭代为辅是指局部 (某些阶段) 引入并行开发和迭代开发的机制, 在局部增强灵活性, 以减少不必要的等待时间和各个阶段之间的反馈时间, 如果有错误, 能在最短时间内反馈给上一级, 及时做出变更。为了避免并行开发和迭代开发过于灵活而导致产品质量下降, 应当对上述过程域产生的工作结果进行严格的技术评审。
虽然瀑布模型仍然存在很多的问题有待解决, 但瀑布模型仍然是最基本的和最效的一种可供选择的软件开发生命周期模型。以线性为主, 以并行、迭代为辅的扩展瀑布性, 可以较好的兼顾开发的灵活性和开发的质量, 为软件的开发和维护提供了一种有效有管理模式, 对保证软件产品的质量有重要的作用。
摘要：软件生存周期模型为软件工程的各个阶段提供了一套范形, 使工程的进展达到预期的目的开发策略, 瀑布模型具有严格控制、确保质量的特点。本文详细分析了瀑布模型的优缺点、适用场合并提出了改进模型。
关键词：瀑布模型,软件生存周期,迭代
参考文献
[1]Bob Hughes、Mike Cotterell.软件项目管理.机械工业出版社, 2004
[2]杨向广、周永丰、吴汉宝.《基于CMM对瀑布模型的改进和扩充》
山西人民是壶口瀑布的最早发现者和最初的主人
壶口瀑布位于黄河中游山西省吉县境内山陕峡谷之间。2001年全国十大考古发现排在第一的柿子滩新石器遗址就在黄河东岸壶口瀑布以南10公里处。历史遗存充分说明，在距今一万年前，山西的先民就已经在壶口一带生存生活、繁衍生息了。到五千年前后，即史书记载的尧舜时代，当壶口西岸仍是一片荒滩时，东岸已是村落密布，鸡犬相闻了。当地人民“日出而作，日落而息，凿井而饮，渔耕而食”，一派繁忙的景象。
吉县古称北屈县。古代最具权威的地理著作北魏郦道元的《水经注》在介绍黄河流经北屈县时，即作了如下详尽描述:“河水南经北屈县故城西。……其水尚奔浪万寻，悬流千丈，深洪赑怒，鼓若山腾，浚波颓叠，迄于下口。方知慎子‘下龙门，流浮竹’，非驷马之追也。”二十四史《汉书》、《后汉书》、《晋书》、《隋书》、《明史》等，大都有类似的记述，而且是与位于瀑布东侧巍峨的壶口山捆在一起介绍的。现存第一部记载壶口瀑布的方志著作明代嘉靖《山西通志》，也是这样记载的:“壶口山，在西七十里，……盖河势北来，至此全倾于西崖之脚，奔放而下，约五六百尺，悬注旋涡，如一壶然。”康熙《陕西通志》也述及:“《禹贡》‘壶口’注，壶口在北屈县北，即今山西吉州。宜(川)与吉(州)相对，止隔一河，其地面水势偏重在宜，故土人以壶口为滴。”《大清一统志》更明确指出:“壶口山，在吉州西南。……河势北来，至此全倾于西崖，奔放而下，约五六百尺，悬注潆旋，有若壶然。”
这些史籍清楚分明地记载了壶口瀑布的地理位置，介绍了壶口山对于壶口瀑布怀抱关系。壶口山又名高祖山，海拔1820.5米，方圆13.77平方公里，建有汉高祖庙，记有唐高祖行，历来名大声远，在瀑布之上。古人之所以通过壶口来介绍壶口瀑布，其用意非常显昭:山以水得名，水借山壮势。
在漫长的古代社会，山西人民曾创造了壶口码头的繁荣
古代，黄河流域上下游之间的货运主要依靠黄河，黄河水运相当发达。但是，由于壶口瀑布的落差高达30余米，无法行船。船到壶口，必须把货物卸下，把船拖上东岸，绕过瀑布，再推入水中续航。由于每年有数千条船只经过壶口，这样，明清时期就在壶口东岸形成一个重要的水旱码头及码头集镇。码头集镇店铺林立，客商如云，钱庄、皮庄、当铺、染店、盐店、客舍、药铺、饭店等应有尽有。每年春秋，有两次大集会，周边省份客商云集，商贸活动非常活跃。清代名仕贾时遇曾在《龙王》一文中记述了当时壶口码头的盛况:“斯地也，山势巍巍，重叠万仞；河水浩浩，波浪千层。……舟楫到此，能不舍水而登陆乎?是以客船星集，如鱼贯之相连；店铺林立，似雁行之不绝。东西要路，南北通衢，春秋两季，水旱码头，盖莫善于此地也。……求利若折枝，远招四方游民。……地域虽小，胜得泾阳三原；形似弹丸，赛过长安八水。……”从这段简洁明快的文字中，我们不难想象当年这里商贸活动的繁荣景致。
为了便利东西两岸交往，山西人还在瀑布附近设立了渡口，架设了桥梁
在壶口瀑布往南4公里处，有一旋湾，这里河面宽阔，水流舒缓，风平浪静，这就是著名的壶口古渡。渡口东岸，春秋战国时期是一片一望无际的桑林，所以当时该渡口被称作采桑津。后桑林被毁，渡口又改称“船窝”。渡口摆渡的船只全部由东岸商人经营，平时都停泊在东岸。至今，在东岸石碣上，尚有拴船石孔数百个。这些人为的遗存静静地追忆着当年商人往来、贸物川流的忙碌场景。
元初，蒙古大军攻占吉州后，为了渡兵，组织山西人在壶口瀑布下架设了一座铁索桥，这是壶口一带黄河上第一次架桥。桥成后，客观上方便了两岸人民的往来。该桥存在了近百年，明初废。民国年间，山西省府在元代铁索桥原址重新修建了一座铁索桥，该桥伴随当地人民存在了30多年，在解放战争中炸毁。新中国成立后，人民政府为勾通秦晋交通，发展两岸经济又在瀑布下游修了一座钢筋水泥公路大桥，由山西省交通厅管理。大桥的修建，极大地便利了两岸的商贸活动和文化交往。
壶口秋风是古代吉州八景中的重要景观
在古代，大凡名县都有八景，吉县也有八景。康熙《吉州志》、乾隆《吉州志》、光绪《吉州志》、清末《吉州乡土志》均记载了该县八景。吉县在金代明昌元年由耿州改称吉州，之后一直沿用，历元、明、清三代，至民国元年改称吉县。古代吉州八景为:孟门夜月、壶口秋风、锦屏叠翠、石孔飞泉、小桥流水、古洞瑶桃、佛阁晴岚、寿山夕照。古代吉州人民把“孟门夜月”(孟门，即孟门山石，是壶口风景区内一大名景——本文作者注)、“壶口秋风”列入八景，放在首位，充分说明了当地人民对壶口风景的钟羡之心。
对于“孟门夜月”、“壶口秋风”，康熙《吉州志》指出:所谓孟门夜月者，“盖(孟门)山在黄河中流，当其水落石出之时，山高月小，素魄流彩，光映河山。”所谓壶口秋风者，“黄河之水注于其中，其势甚险，每遇秋时，波涛汹涨，风气凛冽。”
与此同时，壶口西岸的宜川县也有八景，清末《宜川乡土志》、民国《宜川县志》、《宜川续志》都介绍了宜川八景，这八景分别是:圣水垂虹、云岩桑翠、凤翅晨烟、虎头夜月、丹岭秋容、莲池春涨、石台钟声、仙观水色。八景中，没有一处为壶口瀑布，也没有一处在壶口风景区之内。
上述史实说明，在古代，壶口东岸人民对壶口风景是异常重视的，将之视为吉州土地上的一大瑰宝，视为自己生活中的重要组成部分。
壶口风景区的主要遗址全部集中在黄河东岸
在壶口瀑布风景区内主要的自然、人文景观除上文述及的元代铁索桥、明代码头遗址外，还有春秋战国时期的采桑津遗址、清代长城遗址和抗战时期第二战区司令长官部克难坡旧城遗址等，这些景观全部集中在黄河东岸。东岸景观的存在是山西人钟情、重视壶口自然环境、积极发展壶口经济的历史见证。
采桑津既是一个古渡口，又是一个著名的古战场。据《左传》记载，僖公八年，“晋里克帅师……败狄于采桑。”从此晋国西部边防得以巩固。
在壶口东岸的山脚下，有晚清时期修筑的长城。清同治六年，西捻军首领张宗禹准备从壶口一带东渡黄河，援救濒临覆灭的东捻军。为了阻止西捻军渡河东进，清政府在山西组织了3000余人的一支兵工部队，在壶口东岸，以壶口为中心，北起大宁县的平渡关，南至乡宁县的麻子滩，修筑了一条长75公里、上宽5—6米的清长城。清长城可通车骑，每隔一段筑有炮台一处，外有护沟，长城沿线还筑有多座烽火台。壶口长城是我国最晚的长城，今虽坍塌不堪，但墙根仍依稀可见，或隐或现于茫茫荒草之中。
壶口瀑布往北不远，即是抗日战争时期1940年至1945年间国民党第二战区长官部和山西省政府驻地——克难坡。克难坡是一座修建在山梁上的小城，是阎锡山调动一个工兵师，耗时一年多修建的。该城分内外两城，城堡周围设6座关卡，为进入克难坡必经之路，别处都是悬崖峭壁无法通行。城内外各个制高点均筑有明碉暗堡，地下暗道纵横，可互相贯通。克难坡城堡是在战火连天中开工建筑的，时间短促，但工艺相当考究，其布局、设计之合理精美，风格之独特，让人叹为观止，堪称全国最大的石窑土窑建筑群。当时，二战区司令长官阎锡山、副司令长官杨爱源、山西省政府主席赵戴文住在这里，八路军驻山西办事处处长王世英也住在附近。二战区及山西省政府主要的机关如二战区参谋处、军务处、军需处、粮秣处，省政府民政厅、财政厅、建设厅、教育厅，以及省银行、山西大学、进山中学、克难小学、复兴出版社、阵中日报社、发电厂等都曾驻在城里。目前，这一城堡除部分城墙被毁外，其余建筑基本保存完好。站在城头，放眼眺望，群山如涛，黄河似带，风景犹画。
新中国成立后山西对壶口瀑布名胜区的开发、管理和利用
新中国成立后，山西省、地、县三级政府加强了对壶口瀑布风景区的开发、管理和利用。1952年吉县人民政府在文城镇设置第四区政府，负责对壶口瀑布名胜的管理。1955年，水利部副部长李葆华率黄河考察团及苏联水利专家到壶口考察，向山西提出一系列开发利用壶口瀑布和黄河的设想。1968年至1972年，临汾地区在经济条件非常困难的情况下，仍然集中相当人力、物力、财力，修筑了东起临汾市、西至壶口七郎窝100余公里的三级干线公路，为发展黄河瀑布旅游业提供了很大的方便。改革开放以来，山西省委、省政府加强了壶口瀑布风景区周围的造林绿化工作。1981年12月30日，中共吉县县委、县政府通过农业区划，作出以林牧为主，实行“五林、三草、二分田”的农业发展总体规划，较快地推进了风景区的造林工程，1982年山西省人民政府将吉县定为林业模范县，并在吉县召开了全国县级林业生产区划(北方片)经验交流现场会。1987年7月27日，省人民政府发出1987360号文件，把“壶口瀑布风景名胜区”定为第一批省级风景名胜区。1988年8月1日，国发198851号文件又把“黄河壶口瀑布风景名胜区”列为第二批国家重点风景名胜区。为了更好更快地开发和利用壶口瀑布旅游资源，从1994年到2001年，吉县先后举行了八届壶口瀑布旅游月活动，每届活动都推出了具有当地民俗风情特点的表演节目。1997年6月1日举办的“柯受良成功飞越壶口活动”，把壶口瀑布名胜区一举推向世界，在世界各国产生了很大影响。当天参观旅游的人数达6万之多，有力地提升了壶口瀑布的知名度。1999年6月20日，吉县青年农民朱朝辉驾驶摩托车又一次成功地飞越了壶口，将壶口旅游业活动再次推向高潮，有利地推动了当地旅游经济的发展。2001年举办以“呼唤社会公德，保护生态环境”为主题的孔太超越声带极限大型演唱会，在全国青年中产生了广泛而深远的影响。
千百年来，山西人民为发现、开发、建设、利用壶口瀑布作出了重大贡献，与壶口瀑布结下了不解情缘。在新世纪新阶段，山西人民必将把瀑布文化进一步发扬光大，作为中华瑰宝更好地珍视她，善待她，建设她，使其在山西旅游大省建设中发挥更大的作用。
不带照相机，也不打招呼，我兴冲冲地去拜访我的第二母亲——黄河。下车，买票，坐上导游车。听导游讲解：黄河水流经壶口时，原河面宽约400米，这时，河水突然收束，形成特大马蹄状瀑布群，主瀑宽约40米，落差30多米，为黄河第一大瀑布。远远的就听见涛声轰鸣，像是对我们欢呼：“嗨！远道而来的朋友们，快来一睹我的芳容吧！”我赶紧跑上前去。
一到瀑布面前，我就马上呆住了。这…这气势真的太惊人了。一道道瀑布似黄龙出山从峡顶砸入深谷，激起的水花，如雨、如烟、入雾，轰隆隆的水声撕扯着我的耳膜，如同闷雷炸响在耳侧。丝丝缕缕的水雾飘散在天空，给这片黄土高原穿上了一件若有若无的白衬衣。调皮的风娃娃轻轻一吹，我头顶就好像下了一阵雨，脸上、发丝间全是小水珠。一条若隐若现的彩虹，从浊黄飞腾的水中跃起，经阳光折射，与瀑布相交辉映，缤纷的彩虹，上接长空，下临飞帘，是奇观中的奇观，美丽异常，令人神往。
到了黄河，最应该去的地方就是黄河“龙洞”，只有真正进入了“龙洞”，才能领略到“黄河之水天上来”之奇观。“龙洞”就是一个小小的溶洞，因好似巨龙盘旋卧着而得名。我们一步一步地摸索着走下去，约莫下了四五十米，就到达了洞底，眼前一片明亮。我快步向前走去，不料被浇了个满头的雨水，抹了一把，我又继续往前走去，哇！从下往上看去，波涛汹涌的浑黄之水好像从九天之上倾泻下来，又好似千军万马飞奔而来，气势恢宏，震得地动山摇。浑黄的河水源源不断地亲吻着我的脸颊。再向下看，江水又在底下形成一个又一个的大漩涡拍打着两岸的石头，巨大的声响连绵不断地冲击着我的听觉，令人望而生畏，我不由自主地向后退了一步。
我们刚一下汽车，远远的传来轰隆隆的声音，我心里直犯嘀咕:这大好的天气，哪儿在打雷呢?导游告诉我们：这是壶口瀑布特有的大落差造成的。我们赶紧往瀑布边赶去，只见前面有300米宽的水流相对平缓，可是突然河床收缩变为30米，水流加速，由于一个大落差，水重重砸在水底，就像一个水壶在倒水一般，发出巨大的响声，就像打雷一般。
被水流溅起的小水珠被阳光分解，变成水蒸气，远远望去，就像一锅沸腾的开水在冒烟。还有更奇特的景象呢，悬浮在空中的水汽，由于阳光的反射形成了一道美丽的彩虹，就像水中升起了彩虹，这奇异的景致，让游客们看得如痴如醉，人群中不时发出阵阵欢呼和尖叫声。
赞比亚北部的赞比西河，全长2560公里，是非洲的第四大河，它在赞比亚境内的长度为1520公里，流经四分之三的国土。从广袤的原野流到南部赞比亚与津巴布韦交界的区域，遇到许多大大小小的岛屿，河面像扇面一样逐渐展宽。到了乌兰巴（旧称利文斯敦）市附近，突然碰上了一个大断层，赞比西河在宽约180米的峭壁上骤然翻身，整个跌入约100米深的峡谷，万雷轰鸣，惊天动地，激起层层白色水雾，巨响和飞雾可远及15公里以外的区域，是世间难见的奇景。
维多利亚瀑布实际上是一个庞大的瀑布群，自西向东分为四段相对较小的瀑布，分别被称为魔鬼瀑布、主瀑布、彩虹瀑布和东瀑布。魔鬼瀑布只有约30米宽，因其流水侵蚀严重，比其他段平均落差线低10米左右，故水势凶猛，水流湍急，汹涌翻腾，恰如魔鬼一般，虽在旱季也气势不减。与它毗邻的是主瀑布，水量巨大，如万马奔腾。它高约93米，十分宽阔，流量最大，有排山倒海之势，中间被礁石隔出一条裂缝。东边一段形如马蹄，有时也被单独称为马蹄瀑布。彩虹瀑布是整个瀑布中最高、也颇具神秘感的一段，最高处达122米，在这里除可欣赏巨帘似的大瀑布外，还可以经常看到出现在翠谷间一条条五彩缤纷的彩虹。彩虹随瀑布此起彼伏，有时能凭借其广阔的活动空间形成多层的或几乎能闭合成圆形的彩虹。游人至此，恍如置身于仙境。据说，当赞比西河涨水而逢满月时，人们可以看到月光下的彩虹，这就是神奇的“月虹”。彩虹瀑布旁的一片洼地，在雨水丰沛的季节也可挂上水帘，被称作扶手椅瀑布。最东段的就是东瀑布，独具魅力，从这里可观大瀑布如何形成。但由于其凶猛的气势常屈服于干旱的季节，故此它的名字也只能平淡了。整个瀑布宽约1800米，居世界之最。
大瀑布是赞比西河中游的起点。赞比西河从这里进入峡谷区，在第一个峡谷中狂奔而出，首先倾注于宽仅400米的深潭，水流直落，反冲而上的漩涡，上下翻滚，波浪汹涌，宛如沸腾的怒涛，在天然的大锅中咆哮，取名为“沸腾锅”。
峡谷的南壁西段，叫雨林区，与赞比西河西岸相连。大瀑布的水沫飞腾跃空达300余米高，使这地区布满水雾。每至雨季，水沫凝成阵雨，将雨林区的树木洗得一尘不染。雨林区的东端，与彩虹瀑布相对的地点叫“危险点”，可沿此下行去到沸腾锅畔，欣赏这大自然的瑰丽伟景。。
瀑布对岸，矗立着一位探险家的雕像，他就是维多利亚瀑布的发现者利文斯顿。1855年，英国探险家戴维·利文斯顿探险赞比西河，惊喜地发现了这座雄伟壮观的瀑布，遂以当时英国维多利亚女王的名字命名。在殖民主义时代，这座非洲的瀑布就以欧洲的名称流传于世。但它是有着非洲自己的名称的，这就是“莫西奥图尼亚”。在当地的洛兹语里，意思是“声若雷鸣的雨雾”，这是赞比亚洛兹人对大瀑布富于诗意的深情描述。随着殖民统治的结束，“莫西奥图尼亚”以它原有的名字和气势声震全球。他的早期发现者，作为历史的见证人，在一个多世纪的风风雨雨里，日日夜夜都在守候着这个非洲的骄傲，也在守候着自己的骄傲。
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不论是游客还是探险家，皆称维多利亚瀑布为世界上最伟大的自然奇景之一,它的天然美景和冒险机会,是别的瀑布所望尘莫及的。如果游客够幸运的话，还会看到一些非洲的猎物，例如河马、鳄鱼、大象、长颈鹿和其他的野生动物，偶尔会在河岸旁边出现。
住宿： 维多利瀑布大饭店是最合适的歇宿点,这个饭店今天仍保留有英国殖民地的风味,每天下午在大厅都有服务生奉茶,旅客可以坐在旅馆走廊口舒适的椅子上欣赏桥上和维多利亚瀑布的风景。
本刊讯很多人还能回想起1997年6月1日, 时称“亚洲第一飞人”的柯受良成功驾驶汽车飞越母亲河黄河壶口瀑布的壮举。日前, 陕西定边县的一位普通农民雄心勃勃地发出了自己的声音:“我也能开车飞越壶口瀑布, 并且超越柯受良当时的飞行距离。”不过目前他遇到的最大困难是, 没有一辆足够好的车。
说这句话的人名叫王强, 今年32岁, 是一位地道的农民。不过他17岁时学会开车, 在看到当时被称为“亚洲第一飞人”柯受良成功飞越长城和壶口瀑布后, 便萌生了一种想法:“既然柯受良能飞过去, 咱土生土长在黄河边的老陕也应该能飞过去。”后来, 他买了一辆摩托车, 有一天, 他骑着摩托车在自家窑洞顶上的乡间小路上走着, 发现窑洞顶上的路距离另外一条路还有几米远, 脑子中突然冒出一个“不走寻常路”的想法——我能不能骑摩托“飞”过去。而后, 他加大油门, 在窑洞顶上那条路的尽头将摩托车头猛的用力一提, 经过一个飞跃后, 连车带人平稳地落到了对面的路上。
“再后来, 我买了一辆桑塔纳轿车, 平时没事的时候, 我就自己琢磨电视里那些漂移和180°调头等特技。自己开车试了几次之后, 我发现非常简单。那时候, 柯受良比较火, 他分别开车飞越了长城和黄河壶口瀑布, 我非常羡慕他, 同时自己也有尝试的想法, 加上以前我不是骑摩托车飞过几米远吗, 我就开桑塔纳在那条路也试了一下, 结果也成功了。”王强在电话里对记者说:“其实我自己感觉, 骑摩托车飞和开轿车飞, 道理都是一样的, 是相通的, 很简单, 只要车速够快, 人在车上能控制住平衡, 依靠惯性就可以了, 也没有什么危险。很多人想飞却没有飞, 只是缺乏冒险精神而已。”
我坐飞机来到了爷爷家。休息了几天，然后我们就收拾好东西，和爸爸还有叔叔一起去壶口瀑布玩。我爷爷家所在的城市临汾离壶口瀑布有一百三十多公里，路上群山连绵，路也很弯，一不小心就会滑出去，让我坐得心惊胆战。
到了壶口瀑布，我们一起到河面上照相、看风景。我们看见河面上忽显忽隐着美丽的彩虹。这让我想起明代诗人陈维藩的《壶口秋风》中写道:“秋风卷起千层浪，晚日迎来万丈红。”这句话大概是写壶口瀑布的美吧!
故乡的壶口瀑布是我国第二大瀑布，它宽约三十米，深约五十米。壶口瀑布最让人惊叹不已的是它的秒流量。它枯水季节每秒的水流量是150-300立方米春季和秋季的流水量是1000立方米，夏季是3000立方米以上。滔滔黄河水，像一条奔腾的巨龙，飞向远方。
壶口瀑布最独特的地方是水从高处落下时激起的水雾，它的颜色刚开始是黄色的，然后由黄变蓝，再变灰。多么奇妙!
体纹理[1]在大规模复杂场景的快速绘制方面有显著优势,通过将场景几何图元进行三维数据映射,使得场景的复杂度只与体纹理的分辨率等参数有关,而与物体的几何复杂度无关,因而当需要绘制的场景中包含数百万个几何图元(顶点、面片)时,使用体纹理技术可以降低需要绘制的图元数[2]。研究人员使用体纹理技术已经实现诸多特殊效果的真实感图形绘制,如头发[3]、森林场景[4]等。
粒子系统是3D技术中构造不规则运动物体计算模型的常用方法,包括自然界常见现象如爆炸、烟、火、瀑布[5,6]等。Alex Heng等[7]利用粒子系统模拟瀑布在重力场中与障碍物碰撞效果,采用的方法是将每个粒子与场景中的每个障碍物都进行碰撞检测,故算法的效率不高;管宇[8]等和唐好选[9] 等结合层次包围盒技术和建立聚类树加速粒子与障碍物之间的碰撞检测,达到部分实时绘制效果,但在粒子数较多时,绘制的帧率低于30帧/s。
采用体纹理技术进行瀑布与地形的碰撞检测,将粒子与地形间的相互作用通过绘制到体纹理的方法实现,该方法分成三个步骤,第一步是绘制地形图元的平面方程到体纹理,第二步生成瀑布粒子系统,第三步是粒子系统与存储在体纹理中的地形平面方程的碰撞处理。
1地形的体纹理映射
1.1体纹理表示方式
体纹理(volume texture)技术的一种实现方式是在二维纹理基础上,通过多片二维纹理的叠加形成的一个具有深度信息的纹理集合。体纹理以二维纹理切片作为单元组织,当对一个图元使用体纹理时,它的每个顶点都需要一组三维纹理坐标。
在Shader Model 4.0(SM4.0)之前,体纹理映射需要通过纹理数组的方式逐片对场景几何进行绘制,对于体纹理的每一切片都需要一个独立的绘制管线,加重CPU处理负担。随着图形硬件技术的发展,在SM4.0中,通过采用实例化技术[10],能够将体纹理的所有切片一次性送到绘制管线,着色器执行一次pass过程完成绘制场景几何图元到体纹理,降低绘制命令调用次数。调用的实例化函数为DrawIndexedInstanced,其中一个参数指定需绘制的实例数目,该实例对应纹理映射时摄像机方向的体纹理中切片数目,也就是体纹理的深度,组成地形的每个三角形图元根据实例化ID(InstanceID)发送到体纹理中的不同切片,如图1所示。
1.2地形绘制到体纹理
由于只将地形表面几何图元绘制到体纹理,简化体纹理绘制的运算量。将摄像机设置在瀑布产生粒子位置,方向为粒子下落方向(Y轴负向),从粒子运动方向绘制地形到体纹理,使用深度测试使绘制到体纹理中的图元离摄像机位置最近,确保瀑布粒子能碰撞到地形正确的几何图元。采用正交投影,设置投影窗口宽为w,高为h,近平面为n,远平面为f,摄像机的远近裁剪面距离为地形高度差,即f-n=Hmax-Hmin,其中Hmax表示地形高度上限,Hmin表示地形高度下限。对地形进行体纹理映射的示意图如图2所示。
摄像机观察空间取值范围为[-w/2,w/2]×[-h/2,h/2]×[n,f],映射到规则观察体(CVV)空间范围为[-1,1]×[-1,1]×[0,1]。所采用的正交投影变换方程
VCVV=VOBSMOBS→CVV (1)
式(1)中,
VOBS为观察空间坐标。
在体纹理绘制时需要设置三维纹理格式,创建对应的资源视图,并将绘制目标视图指定为该三维纹理。我们根据地形高程图创建一个17×17的简化地形,绘制时传入地形顶点到顶点缓存区,在几何着色器中,输入为地形的各三角形图元的三个顶点,设三个顶点的世界坐标分别为p0、p1、p2,则三角形所在平面单位法向量为:
所对应的平面方程为
N(p-p0)=0 (3)
体纹理空间存储的值为平面方程的四个系数。
得到平面方程后,需要进一步确定三角形图元在体纹理映射时所对应的纹理切片区域,如图3所示,也就是确定三角形图元的三个顶点所在的实例化ID。
设置体纹理的深度值为Vdepth,根据地形的高程差得到划分的纹理切片间距Δd为
Δd=(Hmax-Hmin)/(Vdepth+1) (4)
设当前计算的三角形顶点Pi的实例化ID为Ii,相邻两纹理切片的平面方程为
式(5)中ns=(0,1,0)表示切片平面沿Y轴正向的单位法向量,di=d0+ΔdIi;di+1=d0+ΔdIi+1;d0为第一块纹理切片的平面方程常量。
针对地形三角形图元的各顶点Pi,若满足
则将该顶点所在三角形图元的平面方程存储在纹理切片i所对应的体素中。最终,在几何着色器输出类型为SV_RENDERTARGETARRAYINDEX的实例ID,指明该平面方程所属的纹理切片。
2产生瀑布粒子系统
管宇等[8]通过保存粒子在相邻时间点的位置组成线元表示粒子。在SM4.0中引入的几何着色器能够将输入图元扩展为一个或多个其他图元,我们先用点模拟瀑布粒子运动,再利用几何着色器将粒子扩展为线元。假设产生瀑布粒子的中心位置为p(x0,y0,z0),在着色器中将随机向量映射到1D纹理中,根据粒子编号对该1D纹理采样产生随机数p(x,y,z),而[p(x0,y0,z0)+Cp(x,y,z)]|z=0表示沿x轴分布的各粒子的初始位置,其中C表示粒子分布范围大小,这样形成帘状瀑布。
只考虑重力作用,在任一时刻t,粒子的速度V(Vx,Vy,Vz)和空间位置P(Px,Py,Pz)为
式(7)中a=(0,g,0),表示重力加速度。
在绘制之前再通过几何着色器把粒子点扩展为线元,假若粒子点位置p0,定义
p1=p0+λc0 (8)
式(8)中,λ取值反映线元长度大小,c0定义为沿Y轴的常量,假设为(0,1,0)。设置几何着色器输出类型为Line Stream,这样p0和p1组成线元两端。
3瀑布粒子与地形的碰撞检测
判断瀑布粒子与地形是否发生碰撞,需要根据粒子坐标从体纹理中采样出对应纹理坐标的平面方程,再判断粒子是否与该平面方程发生碰撞。设粒子位置(世界坐标)为P(Px,Py,Pz),根据体纹理映射时观察空间坐标与世界坐标关系将粒子坐标转换到观察坐标系空间,再由正交投影变换矩阵变换到CVV空间。由于体纹理的取值范围为[0,1]×[0,1]×[0,1],因而由CVV空间到体纹理的变换方程为:
VT=VCVVMCVV→T=VOBSMOBS→CVVMCVV→T (9)
式(9)中,
为CVV空间到体纹理的变换矩阵。
最后,粒子对应的体纹理空间坐标为
Tuvw=VT+Voffset (10)
式(10)中,Voffset=[1/(2Vwidth),1/(2Vheight),1/(2Vdepth),0],表示体纹理单元(体素)的中心点位置,而Vwidth、Vheight、Vdepth分别表示体纹理的宽度,高度和深度。根据Tuvw对体纹理采样,得到存储在体纹理空间该坐标所对应的平面方程P。由于体纹理存储的是地形表面数据,并非每个体素都存储有平面方程,根据粒子运动坐标采样的体纹理数据可能为空,需要判断平面方程P!=0。
判断粒子与平面是否发生碰撞,也就是判断粒子点到平面距离,若距离小于给定的限定值,则认为粒子与地形发生碰撞。
根据反射运动规律计算碰撞后粒子的运动方向,如图4所示,设L为粒子运动方向,N为平面法线,根据反射规律,碰撞后的粒子运动方向为
R=λ[2(NL)N-L] (11)
设VL为碰撞前速度大小,考虑到瀑布粒子与地形发生碰撞过程有能量损失,则碰撞后速度为VR=λVL,其中λ是粒子碰撞后速度的衰减系数。
4实验结果
应用上述方法,在双核2.53 GHz的CPU,NVIDIA GeForce 9300M GS的笔记本电脑上,采用Direct3D 10实现瀑布碰撞地形的场景。地形尺度设置为17×17,图5是根据该方法采用不同粒子数绘制的部分效果图。
表1是以不同的粒子数目绘制所获得的帧率。实验结果表明,采用体纹理映射的碰撞机制能够满足实时绘制需求。
5结论
基于体纹理技术给出了一种能够满足实时性要求的瀑布粒子系统与地形的碰撞检测过程, 用户可调整体纹理的尺寸和地形尺寸,观察碰撞后粒子系统的运动变化情况。对于复杂地形,需要根据瀑布所在位置及大致运动范围确定需要进行体纹理映射的顶点位置,同时使得纹理映射时正交投影窗口大小能够覆盖到这些区域。后续将考虑如何基于体纹理技术实现实时性的复杂地形的碰撞检测。
参考文献
[1]NVIDIA’s3D Texture Technology.http://www.nvidia.com,2004—02—11
[2]刘兴.基于体纹理的大规模草地场景的快速绘制.北京:北京林业大学,2010
[3]杨刚,孙汉秋,王文成,等.采用非均匀纹理层的短毛实时绘制.计算机辅助设计与图形学学报,2007;19(4):430—436
[4]Deeaudin P,Neyret F.Rendering forest scenes in real-time.Keller A.Eurographics Symposium on Rendering.Grenoble:Decaudin P,2004
[5]贵盛,潘志庚.水体虚拟仿真与应用综述.计算机真,2012;29(10):30—33
[6]苏程,俞伟斌,黄浩,等.实时多波束海底地形数据三维瀑布图绘制方法.计算机应用与软件,2012;29(5):53—56
[7]Heng A,Wong K.Waterfall-a particle system animation.M Eng447781,Computer Science Department Cornell University,May27,1994
[8]管宇,邹林灿,陈为,等.基于粒子系统的实时瀑布模拟.系统仿真学报,2004;16(11):2471—2474
[9]唐好选,李娜.基于粒子系统的瀑布模拟.计算机应用研究,2008;25(7):2194—2196
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