TWI385591B - Image processing system and method for simulating the real effect of natural weather in the film - Google Patents

Description

在影片中模擬自然天氣真實效果的影像處理系統與方法

本發明係關於一種影像處理系統與方法，尤指一種應用在一室外場景的影片，以在該影片所呈現的一序列影像上，分別模擬出自由墜落物(如：雨水或雪花等)效果的方法，使得影片中的室外場景能產生逼近於自然天氣的真實效果。

近年來，隨著數位攝像技術的日新月異，各式設有數位攝像元件的電子裝置(如：數位相機、數位攝錄機、筆記本型電腦及行動電話等)，不斷推陳出新，不僅攝像品質愈來愈高、產品體積愈來愈小，其市場價格亦日漸便宜，因此，該等攝像電子裝置在市場上已有日趨普及化的態勢，且人們亦已逐漸習慣於使用該等攝像電子裝置記錄生活及工作中的點點滴滴。

尤其是，對於許多從事都市景觀設計者、街道環境設計者或對住家環境設計有興趣者而言，在進行都市景觀、街道環境或住家環境的設計前，均會先使用攝像電子裝置攝錄都市景觀、街道環境或住家環境的影片，以期能在影片上模擬出不同天氣狀態(如：下雨天、下雪天、下冰雹或沙塵暴等)下的真實景觀效果，作為街道或住家環境設計時的參考，另，在利用影像設計軟體，完成都市景觀、街道環境或住家環境的設計後，亦期望能在所設計製作的街道或住家環境的影片上，快速地模擬出不同天氣狀態下的真實景觀效果，並據以修改所設計製作的街道或住家景觀，使得最後完成的設計，在不同天氣狀態下，均能呈現出符合設計需求的最佳視覺效果，因此，如何在所攝錄或所設計製作的都市景觀、街道環境或住家環境的影片上，模擬出不同天氣狀態下的真實景觀，即成為該等設計者或有興趣者對於影像處理軟體的共同需求。

按，在不同天氣狀態(如：下雨天、下雪天、下冰雹或沙塵暴等)下，天空中均會墜落不同的物質(如：雨滴、雪花、冰雹或沙塵等)，該等物質隨著本身的大小、透明度及墜落速度的不同，均會在室外場景上形成不同的紋理，對室外景觀造成不同程度的影響。此外，由於某些重量極輕的墜落物(如：雪花或沙塵等)，極易受室外場景中風場的影響，而在室外場景上形成動態變化的紋理，故對於室外景觀所造成的影響，顯然遠較重量較重的墜落物為甚，故，如何根據不同天氣狀態下空中墜落物(如：雨滴、雪花、冰雹或沙塵等)的不同特性，在室外場景的影片中模擬出自然天氣的真實效果，使所模擬出的影片能呈現自由墜落物的類比層次感、地面淤積及光線等效果，而產生逼近於自然天氣下的真實室外場景，即成為本發明在此欲探討且加以實現的一重要課題。

有鑑於前述都市景觀設計者、街道環境設計者或對住家環境設計有興趣者的共同需求，發明人經長久努力研究後，終於開發設計出本發明的一種在影片中模擬自然天氣真實效果的影像處理系統與方法。

本發明之一目的，係在提供一影像處理系統，用以在一室外場景的影片所呈現的一序列影像上，分別模擬出與自然天氣有關的自由墜落物，該影像處理系統包括一顯示器，用以顯示模擬後之影片；一儲存裝置，用以儲存一影像處理程序；一處理器，耦接該儲存裝置，用以執行該影像處理程序，其中該影像處理程序包含定義自由墜落物的種類，每一種自由墜落物對應於一預定的大小、形狀、透明度及墜落速度；根據選定的自由墜落物的種類，讀取該自由墜落物對應的大小、形狀、透明度及墜落速度，隨機地生成該自由墜落物的墜落位置，以在每一幀影像上產生該自由墜落物的垂直墜落紋理；檢測每一幀影像上的灰階值，並將超過一預定灰階值的區域，設定成為該自由墜落物的淤積區域；根據該自由墜落物的狀態，在每一幀影像上模擬出該自由墜落物的淤積狀態；及將該自由墜落物的垂直墜落紋理及淤積狀態合成至該室外場景的影片上。

本發明之另一目的，係在提供一影像處理方法，該方法係應用在一室外場景的影片，以在該影片所呈現的一序列影像上，分別模擬出自由墜落物(如：雨滴、雪花、冰雹或沙塵等)的效果，該方法包括定義自由墜落物的種類，每一種自由墜落物對應於一預定的大小、形狀、特性及墜落速度，且據以隨機地生成該等自由墜落物的墜落位置，以在每一幀影像上產生該等自由墜落物的垂直墜落紋理，嗣，檢測每一幀影像的灰階值，將超過一預定灰階值的區域，設定成為該等自由墜落物的淤積區域，且根據該等自由墜落物的狀態(如：液態或固態等)，在每一幀影像中模擬出該等自由墜落物的淤積狀態(如：積水或積雪等)，最後，根據自由墜落物的特性(如：反光或透明度等)，調節每一幀影像的亮度，由於，在本發明中，自由墜落物的數量、大小及淤積量都可以調節，因此，該方法能在影片中模擬出該等自由墜落物的類比層次感、地面淤積及光線的效果，使得影片中的室外場景能產生逼近於自然天氣(如：下雨天、下雪天、下冰雹或沙塵暴等)的真實效果。

本發明之又一目的，該方法能根據所選定之自由墜落物的種類，判斷自由墜落物在所模擬的室外場景中能呈現的形態，如：呈現不同形狀及立體感的雪花，以表現出雪花的多樣性和層次性，使得雪天的效果更具立體感。

本發明之又另一目的，該方法能根據所選定之自由墜落物的種類，判斷在所模擬的室外場景中風場對該等自由墜落物的墜落軌跡的影響，且利用風場的空氣動力學特性(如：利用流體力學中的Boltzmann方程式)，建立一三維風場，嗣，根據該三維風場對該等自由墜落物的垂直墜落紋理的影響，據以調整該等自由墜落物的墜落紋理，且分別合成至每一幀影像上，如此，即能基於物理模型的自然場景，在影片中模擬出自由墜落物的動態層次感(如：將雪花放在風場中，即能形成風中飄雪的場景)，使得影片中的室外場景能在不同風場的環境下，產生逼近於自然天氣的真實效果。

茲為令　貴審查委員能對本發明之目的、處理程序及其功效，能有更進一步之認識與瞭解，特列舉實施例，並配合圖式，詳細說明如下：

本發明係一種在影片中模擬自然天氣真實效果之影像處理系統與方法，影像處理系統為一個人電子設備，例如電腦、數位相機等，用以處理一攝像電子裝置所擷取之室外場景的影片，或利用影像設計軟體所設計製成之室外場景的影片，該影片包括一序列的影像，本發明之影像處理系統與方法係在每一幀影像上分別模擬出天空中的自由墜落物(如：雨滴、雪花、冰雹或沙塵等)的效果，增加影片的趣味性。

本發明之影像處理系統包括一顯示器、一儲存裝置與一處理器。其中，顯示器用以顯示模擬後之影片，以供使用者觀賞。儲存裝置可為一硬碟或光碟片，以儲存由電腦可執行指令構成之影像處理程序。處理器可執行儲存裝置內之影像處理程序，用以在一室外場景之影片中模擬出天空中的自由墜落物的效果。

請參閱第1圖所示，為本發明的第一個最佳實施例中，在不考慮室外場景中風場對自由墜落物的影響的情況下，該影像處理程序主要包括下列四大模塊：一圖樣模擬模塊10、一環境模擬模塊11、一天氣模擬模塊12以及一影像合成模塊13，其中圖樣模擬模塊10中必需先定義有各種墜落物之圖樣(如：雨滴、雪花、冰雹或沙塵等)的種類，每一種圖樣對應於一預定的大小、形狀、特性及墜落速度，如此，當使用者選定模擬某一種自由墜落物時，圖樣模擬模塊10即會據以生成自由墜落物的墜落位置，以產生該等自由墜落物的垂直墜落紋理(如：雨線或雪線)；環境模擬模塊11藉由檢測每一幀影像的灰階值，且將超過一預定灰階值的區域(意即較亮的區域)，設定成為該等自由墜落物的淤積區域，且根據該等自由墜落物的狀態(如：液態或固態等)，模擬出該等自由墜落物在該淤積區域的淤積狀態(如：積水狀態或積雪狀態等)；另外，由於自由墜落物的特性(如：反光或透明度等)，將直接影響室外場景的亮度，故，天氣模擬模塊12能依據自由墜落物的特性，調節每一幀影像的亮度，如：在下雨天時，因雲層的遮蔽，天氣環境的亮度會較晴天微暗，故需將高亮度的室外場景的灰階值降低；反之，在下雪天時，因白雪的反射作用，天氣環境的亮度較晴天並無明顯的變化，因此，無需增加每一幀影像的亮度；再者，影像合成模塊13將前述圖樣模擬模塊10、環境模擬模塊11、天氣模擬模塊12的結果合成至該室外場景的影片上，即能在影片中模擬出該等自由墜落物的圖樣、類比層次感、地面淤積及光線的效果，使得影片中的室外場景能產生逼近於自然天氣(如：下雨天、下雪天、下冰雹或沙塵暴等)的真實效果。

請參閱第2圖所示，在前述第一個最佳實施例中，該影像處理系統之方法流程如下列步驟：(100)根據使用者選定的自由墜落物的圖樣，讀取該自由墜落物對應的大小、形狀、透明度及墜落速度；以雨滴為例，在該最佳實施例中，係以32×2個像點表示雨滴所形成的垂直雨線紋理，且以灰階值200表示雨滴的透明度；此外，在該最佳實施例中，該方法亦會根據所選定之自由墜落物的種類，判斷自由墜落物在所模擬的室外場景中能呈現的形態，以雪花為例，該方法會讀取不同形狀呈立體感的雪花，以使所產生的雪花能呈現出多樣性和層次性，進而使得雪天的效果更具立體感。在本發明的其它實施例中，該自由墜落物對應的圖樣、大小、透明度及墜落速度亦可被設計成能由使用者加以調整者；(101)隨機生成自由墜落物的墜落位置，且依據所讀取的墜落速度，產生該等自由墜落物的垂直墜落紋理；以雨線為例，在該最佳實施例中，係依牛頓定率V =V ₀ +gt ，其中g=9.8，定義雨線的墜落速度；(102)檢測每一幀影像的灰階值，且將超過一預定灰階值的區域，意即影像中較亮的區域，設定為自由墜落物的淤積區域，且根據自由墜落物的狀態，如：液態或固態等，模擬出該等自由墜落物在該淤積區域的淤積狀態。在本發明的其它實施例中，該淤積區域的自由墜落物的淤積量亦可被設計成能由使用者加以調整者；(103)根據自由墜落物的特性(如：反光或透明度等)，調整每一幀影像的亮度，如：在下雨天時，天氣環境的亮度會較晴天微暗，故需將高亮度的場景灰階值降低，反之，在下雪天時，因天氣環境的亮度較晴天無明顯的變化，因此，無需增加每一幀影像的亮度；(104)將所模擬出的該等自由墜落物的垂直墜落紋理、在該淤積區域的淤積狀態及每一幀影像的亮度調整值，分別合成至影片中室外場景對應的每一幀影像上，如此，即能在影片中模擬出自由墜落物的類比層次感、地面淤積及光線的效果，使得影片中的室外場景能產生逼近於自然天氣(如：下雨天、下雪天、下冰雹或沙塵暴等)的真實效果。

請參閱第3圖所示，在本發明的第二個最佳實施例中，當考慮到室外場景中風場對自由墜落物的影響時，影像處理程序包含一圖樣模擬模塊30、一風場模擬模塊31、一風場合成模塊32、一環境模擬模塊33、一天氣模擬模塊34以及一影像合成模塊35，其中圖樣模擬模塊30、環境模擬模塊33、天氣模擬模塊34以及影像合成模塊35如同第一最佳實際例中所述之圖樣模擬模塊10、環境模擬模塊11、天氣模擬模塊12以及影像合成模塊13具有相同功能，因此，在此不加以贅述；在第二個最佳實施例中，風場模擬模塊31係利用風場的空氣動力學特性，如：利用流體力學中的Boltzmann方程式，在所模擬的室外場景中，建立一三維風場；風場合成模塊32依據上述所建立之三維風場，分析及計算三維風場對該等自由墜落物的墜落軌跡的影響，根據該三維風場對墜落軌跡的影響，調整該等自由墜落物的墜落紋理，以基於物理模型的自然場景，在每一幀影像上模擬出自由墜落物的動態層次感，如：將雪花放在風場中，即能形成風中飄雪的場景。接著，影像合成模塊35將前述模擬處理的結果合成至該室外場景的影片上，即能在影片中模擬出該等自由墜落物的動態層次感、地面淤積及光線的效果，使得影片中的室外場景能在不同風場的環境下，能產生逼近於自然天氣(如：風中飄雨、風中飄雪或沙塵暴等)的真實效果。

請參閱第4圖所示，在前述第二個最佳實施例中，該影像處理系統之方法流程包括下列步驟：(400)根據使用者選定的自由墜落物的種類，讀取該自由墜落物對應的大小、形狀、透明度及墜落速度；此外，在該最佳實施例中，該方法亦會根據所選定之自由墜落物的種類，判斷自由墜落物在所模擬的室外場景中能呈現的形態，以使所產生的自由墜落物能呈現出多樣性和層次性，進而使得室外場景的效果更具立體感。在本發明的其它實施例中，該自由墜落物對應的大小、形狀、透明度及墜落速度亦可被設計成能由使用者加以調整者；(401)隨機生成自由墜落物的墜落位置，且依據所讀取的墜落速度，產生該等自由墜落物的垂直墜落紋理；(402)根據使用者所選定之自由墜落物的種類，判斷在所模擬的室外場景中風場是否對自由墜落物的墜落軌跡造成影響，若是，繼續下列步驟(403)，否則，繼續步驟(404)；由於，在下雨的天氣中，雨線在風的影響下，將改變本身的形狀，故雨線在風場的影響下，形狀及姿態複雜多變，很難模擬，目前，在圖形學真實感渲染領域，對有風環境的雨天模擬，大多採用傾斜雨線的簡單方式，還沒有看到將雨線放在真實模擬的風場中，故在本發明的第二個最佳實施例中，暫時不考慮風場對雨線的墜落軌跡造成的影響，合先陳明；(403)根據所建立的三維風場，分析及計算三維風場對該等自由墜落物的墜落軌跡的影響，嗣，根據該三維風場對墜落軌跡的影響，調整該等自由墜落物的墜落紋理，以基於物理模型的自然場景，在每一幀影像上模擬出自由墜落物的動態層次感(如：將雪花放在風場中，即能形成風中飄雪的場景)。在本發明的其它實施例中，該三維風場對應的風力大小及方向亦可被設計成能由使用者加以調整者；(404)檢測每一幀影像的灰階值，將超過一預定灰階值的區域，意即影像中較亮的區域，設定成為自由墜落物的淤積區域，且根據自由墜落物的狀態，如：液態或固態等，模擬出該等自由墜落物在該淤積區域的淤積狀態。在本發明的其它實施例中，該淤積區域的自由墜落物的淤積量係亦可被設計成能由使用者加以調整者；(405)根據自由墜落物的特性(如：反光或透明度等)，調整每一幀影像的亮度；(406)將所模擬出的該等自由墜落物的墜落紋理、在該淤積區域的淤積狀態及每一幀影像的亮度調整值，分別合成至影片中室外場景對應的每一幀影像上。如此，即能基於物理模型的自然場景，在影片中模擬出自由墜落物的動態層次感、地面淤積及光線的效果，使得影片中的室外場景能在不同風場的環境下，產生逼近於自然天氣的真實效果。

在本發明的第二個最佳實施例中，主要係依下列步驟，參閱第5圖所示，建構三維風場：(500)將對應於影片中室外場景的三維空間離散化為N _x *N _y *N _z 個網格，在每個格點處，以F _i (r ,t )表示風場的分佈，其中r代表格點，t代表時間，風可能沿i個方向運動，F _i 代表沿i方向運動的流體密度，在本發明的第二個最佳實施例中，是採用15個方向的風場模型，即i=15，表示風場的方向如下：

，且據以建構出本發明的三維風場的動力學模型如下：

，其中代表每個格點處的風流場密度，代表速度場，τ代表張弛時間(Relaxation Time)，代表風場的平衡分佈(Balanced Distribution)，其公式如下：

，其中代表風場方向在網格空間座標a 上的方向分量,,待定參數ω _i 的取值如下：

(501)除了建構出三維的風場動力學模型，尚需設定風場的邊界條件，在第二個最佳實施例中，係將風場分為上下前後左右六個邊界，下邊界為地面，風吹到地面會發生反彈，由於，下邊界被設置為反彈邊界，因此，下邊界每個格點處的F _i 將取其相反值，其他五個邊界則設置為開放邊界，邊界處F _i 不做改變；(502)對風場進行初始化處理，在第二個最佳實施例中，係將每個格點上F _i 的初始狀態設定為平衡狀態，亦即設定各個格點的ρ，再根據每個方向的權重ω計算出F _i 。此外，為防止完全對稱的初始化造成系統的不穩定，在初始化處理的過程中，需依下列初始化公式，加上一個很小的常量ε：

F _i (r ,0)=ρω _i +ε

(503)俟風場的初始化處理完成後，還要通過改變風場邊界不同方向的風粒子密度(Wind Particle Density)來產生風，假設要施加風的格點的風粒子密度為ρ，風場的風向為，該格點的每個方向i上的風粒子密度改變量為ΔF _i ,i =0,1,…14時，可取ΔF _i =λ _i ε _i ρV ，其中λ _i 的取值如下：

，其中，Δc _i 代表與間的夾角。

(504)根據使用者所選定之自由墜落物的種類，判斷該自由墜落物的圖樣是否對於其在所模擬的室外場景的風場中的墜落軌跡造成影響，若是，繼續下列步驟(505)；否則，進行步驟(506)：(505)根據使用者選定的自由墜落物的種類，讀取該自由墜落物對應的形狀資訊，以自由墜落物是雪花為例，在該最佳實施例中，雪花是被定義為一半徑1～5個圖元的球型，且具有10種不同的雪花形狀，球的中心座標為雪花的位置，球的顏色灰階度是從中心到邊緣按某一正態分佈漸進地變淡，且可考慮具有殘缺的球型，以在所模擬的室外場景中能呈現出自由墜落物的真實形態，使所產生的自由墜落物能表現出多樣性和層次性，進而使得室外場景的效果更具立體感；(506)在對應於影片中室外場景的三維空間，隨機生成自由墜落物的墜落位置，且依據所讀取的墜落速度，產生該等自由墜落物的垂直墜落紋理；(507)在所建構的三維風場的動力學模型中，將各個格點的風速作用於該位置上的自由墜落物(如：雪花)，使得自由墜落物能沿各個格點的風速方向運動，而在影片的室外場景中產生逼近於自然天氣(如：風中飄雪)的真實效果。

以上所述，僅為本發明之一最佳具體實施例，惟本發明之設計並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之申請專利範圍內。

10、30．．．圖樣模擬模塊

11、33．．．環境模擬模塊

12、34．．．天氣模擬模塊

13、35．．．影像合成模塊

31．．．風場模擬模塊

32．．．風場合成模塊

第1圖所示係本發明的第一個最佳實施例的處理模塊的架構示意圖；

第2圖所示係本發明的第一個最佳實施例的方法流程示意圖；

第3圖所示係本發明的第二個最佳實施例的處理模塊的架構示意圖；

第4圖所示係本發明的第二個最佳實施例的方法流程示意圖；及

第5圖所示係在本發明的第二個最佳實施例中建構三維風場的流程示意圖。

10．．．圖樣模擬模塊

11．．．環境模擬模塊

12．．．天氣模擬模塊

13．．．影像合成模塊

Claims (29)

1. 一種在影片中模擬自然天氣真實效果的影像處理系統，用以在一室外場景的影片所呈現的一序列影像上，分別模擬出與自然天氣有關的自由墜落物，該影像處理系統包括：一顯示器，用以顯示模擬後之影片；一儲存裝置，用以儲存一影像處理程序；一處理器，耦接該儲存裝置，用以執行該影像處理程序，其中該影像處理程序包含：定義自由墜落物的種類，每一種自由墜落物對應於一預定的大小、形狀、透明度及墜落速度；根據選定的自由墜落物的種類，讀取該自由墜落物對應的大小、形狀、透明度及墜落速度，隨機地生成該自由墜落物的墜落位置，以在每一幀影像上產生該自由墜落物的垂直墜落紋理；檢測每一幀影像上的灰階值，並將超過一預定灰階值的區域，設定成為該自由墜落物的淤積區域；根據該自由墜落物的狀態，在每一幀影像上模擬出該自由墜落物的淤積狀態；及將該自由墜落物的垂直墜落紋理及淤積狀態合成至該室外場景的影片上。
2. 如請求項第1項所述的影像處理系統，其中該影像處理程序尚包括利用風場的空氣動力學特性，在所模擬的室外場景中，建立一三維風場。
3. 如請求項第2項所述的影像處理系統，其中該影像處理程序尚包括根據所選定之自由墜落物的種類，判斷該三維風場是否對該自由墜落物的墜落軌跡造成影響。
4. 如請求項第3項所述的影像處理系統，其中該影像處理程序尚包括在判斷出該三維風場會對該自由墜落物的墜落軌跡造成影響時，分析及計算該三維風場對該自由墜落物的墜落軌跡的影響，根據該三維風場對墜落軌跡的影響，調整該自由墜落物的墜落紋理。
5. 如請求項第4項所述的影像處理系統，其中該影像處理程序尚包括根據所選定之自由墜落物的種類，判斷該自由墜落物的形狀是否對於其在該三維風場中的墜落軌跡造成影響。
6. 如請求項第5項所述的影像處理系統，其中當判斷出該自由墜落物的形狀會對於其在該三維風場中的墜落軌跡造成影響時，根據選定的自由墜落物的種類，讀取該自由墜落物對應的形狀資訊。
7. 如請求項第6項所述的影像處理系統，其中該自由墜落物的形狀資訊是被定義為一半徑1～5個圖元的球型，且具有複數種不同的形狀，球的中心座標為自由墜落物的位置，球的顏色灰階度是從中心到邊緣按某一正態分佈漸進地變淡。
8. 如請求項第1、2、3、4、5、6或7項所述的影像處理系統，其中該影像處理程序尚包括根據該等自由墜落物的特性，調節每一幀影像的亮度。
9. 如請求項第8項所述的影像處理系統，其中該等自由墜落物的特性係反光度或透光度。
10. 如請求項第8項所述的影像處理系統，其中該等自由墜落物的狀態係液態或固態。
11. 一種在影片中模擬自然天氣真實效果的影像處理方法，該方法係應用在一室外場景的影片，以在該影片所呈現的一序列影像上，分別模擬出與自然天氣有關的自由墜落物，該方法包括：定義自由墜落物的種類，每一種自由墜落物對應於一預定的大小、形狀、透明度及墜落速度；根據選定的自由墜落物的種類，讀取該自由墜落物對應的大小、形狀、透明度及墜落速度，隨機地生成該自由墜落物的墜落位置，以在每一幀影像上產生該自由墜落物的垂直墜落紋理；檢測每一幀影像上的灰階值，並將超過一預定灰階值的區域，設定成為該自由墜落物的淤積區域；根據該自由墜落物的狀態，在每一幀影像上模擬出該自由墜落物的淤積狀態；及將該自由墜落物的垂直墜落紋理及淤積狀態合成至該室外場景的影片上。
12. 如請求項第11項所述的方法，尚包括利用風場的空氣動力學特性，在所模擬的室外場景中，建立一三維風場。
13. 如請求項第12項所述的方法，尚包括根據所選定之自由墜落物的種類，判斷該三維風場是否對該自由墜落物的墜落軌跡造成影響。
14. 如請求項第13項所述的方法，尚包括在判斷出該三維風場會對該自由墜落物的墜落軌跡造成影響時，分析及計算該三維風場對該自由墜落物的墜落軌跡的影響，嗣，根據該三維風場對墜落軌跡的影響，調整該自由墜落物的墜落紋理。
15. 如請求項第14項所述的方法，尚包括根據所選定之自由墜落物的種類，判斷該自由墜落物的形狀是否對於其在該三維風場中的墜落軌跡造成影響。
16. 如請求項第15項所述的方法，其中當判斷出該自由墜落物的形狀會對於其在該三維風場中的墜落軌跡造成影響時，根據選定的自由墜落物的種類，讀取該自由墜落物對應的形狀資訊。
17. 如請求項第16項所述的方法，其中該自由墜落物的形狀資訊是被定義為一半徑1～5個圖元的球型，且具有複數種不同的形狀，球的中心座標為自由墜落物的位置，球的顏色灰階度是從中心到邊緣按某一正態分佈漸進地變淡。
18. 如請求項第11、12、13、14、15、16或17項所述的方法，尚包括根據該等自由墜落物的特性，調節每一幀影像的亮度。
19. 如請求項第18項所述的方法，其中該等自由墜落物的特性係反光度或透光度。
20. 如請求項第18項所述的方法，其中該等自由墜落物的狀態係液態或固態。
21. 如請求項第12、13、14、15、16或17項所述的方法，其中尚包括下列步驟，以建構該三維風場：將對應於影片中室外場景的三維空間離散化為N _x *N _y *N _z 個網格，在每個格點處，以F _i (r ,t )表示風場的分佈，其中r代表格點，t代表時間，風可能沿i個方向運動，F _i 代表沿i方向運動的流體密度，並據以建構該三維風場的一動力學模型；設定該三維風場的邊界條件；對該三維風場進行初始化處理；通過改變該三維風場的邊界的不同方向的風粒子密度，來產生風；及在該動力學模型中，將各個格點的風速作用於該自由墜落物上，使得該自由墜落物能沿各個格點的風速方向運動。
22. 如請求項第21項所述的方法，其中該風場是採用複數個方向的風場模型，即i等於一整數N，表示風場的方向，據以建構出該三維風場的動力學模型如下： ，其中代表每個格點處的風流場密度，代表速度場，τ代表張弛時間，F _i ^eq (u (r ,t ),ρ(r ,t ))代表風場的平衡分佈，其公式如下： ，其中代表風場方向在網格空間座標a 上的方向分量,,ω _i 為一參數。
23. 如請求項第22項所述的方法，其中該風場的邊界條件係將風場分為上下前後左右六個邊界，下邊界為地面，且設定下邊界被設置為反彈邊界，下邊界每個格點處的F _i 將取其相反值，其他五個邊界則設置為開放邊界，各該開放邊界處的F _i 不做改變。
24. 如請求項第23項所述的方法，其中該初始化處理係將每個格點上F _i 的初始狀態設定為平衡狀態，亦即設定各個格點的ρ，再根據每個方向的權重ω計算出F _i 。
25. 如請求項第24項所述的方法，其中施加風的格點的風粒子密度為ρ，風場的風向為，該格點的每個方向i上的風粒子密度改變量為ΔF _i ,i =0,1,…N 時，可取ΔF _i =λ _i ε _i ρV ，其中λ _i 的取值如下： ，其中，Δc _i 代表與間的夾角。
26. 如請求項第25項所述的方法，尚包括根據該等自由墜落物的特性，調節每一幀影像的亮度。
27. 如請求項第26項所述的方法，其中該等自由墜落物的特性係反光度或透光度。
28. 如請求項第26項所述的方法，其中該等自由墜落物的狀態係液態或固態。
29. 一種電腦可讀取媒體，其至少包含電腦可執行指令以供執行專利範圍第11項所述之方法。