置的视星等:
[0092]m = M-5.0*logl0 (32.616/D)；
[0093]其中，m为视星等；
[0094]M为绝对星等；
[0095]D为天体与观察者的距离。
[0096]下面以Maya软件为例，说明本发明方法的实施方式:
[0097](1)首先在Maya中创建观察者摄像机，然后创建包含数千颗粒子的粒子集群，每个粒子代表一颗恒星。读取依巴谷星表，将恒星数据赋值给粒子，主要数据包括:赤经、赤玮、距离、绝对星等；
[0098](2)根据以上动态天球映射算法动态表达式，根据观察者所处位置计算恒星当前的方位角、高度角、距离、视星等的动态值；
[0099](3)将动态表达式赋予粒子:当观察者在空间中移动时，粒子将受表达式控制，根据其与观察者的距离在天球上动态更新其坐标、亮度和尺寸，获得精确的模拟结果。
[0100]将依巴谷星表中8000多颗亮星映射到本发明提出的虚拟动态天球上，恒星分布在距地球数光年到数十万光年不等的广大空间中。恒星的粒子坐标映射到天球上，中部隐约可见的一条较密集的环状带是银河，如图3所示。当观察者在星际飞行过程中向前方位移到数百光年外时，大多数恒星被观察者抛到身后，粒子在天球上明显集中于观察者后方，而观察者前方的恒星也明显稀疏，恒星整体分布也已经不再是我们熟悉的星空，如图4所示。(注:本例仅是以地球为中心的8000多颗恒星做演示，以便比较前后差别。事实上飞行过程中还会不断出现当前地球上尚未观察到的恒星，因此实际星际飞行过程不会出现某个方向明显稀疏的状况，要模拟更加接近真实的状况，至少需要数十万颗粒子和更强的计算设备。)
[0101]整个模拟过程对于球心的观察者来说就像置身于真实的星际空间，每个粒子在视觉上均呈现在正确的位置，其实所有粒子的位置都被限制在一个以观察者为中心的天球范围之内。
[0102]通过指数映射，观察者仅在三维空间中平移了约十多个单位，而不再受巨大的天文尺度限制。将平移过程中的观察者视角逐帧渲染出来，即可获得精确而逼真的星际穿梭效果。
[0103]综上所述，本发明改进了传统的静态天球映射算法，创建一个有距离层次、能够反映天体远近关系、可动态更新的动态天球，并将公里(KM)、光秒(LightSecond)、光年(LightYear)等尺度差异极大的距离单位统一于一个三维场景的坐标系中，理论上可以用一个天球在有限的三维空间内模拟近乎无限大的宇宙空间，可以无缝模拟超远距离的星际飞行过程，并能严格保证数据的科学性，能够大大促进天文可视化及天文类影片的表现力。
[0104]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0105]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种天球映射方法，其特征在于，包括: 实时计算天体与观察者的距离； 根据天体与观察者的距离确定天体在动态天球上的映射距离；所述动态天球的球心为观察者，所述动态天球的外径为指定的最远距离，所述动态天球的内径为指定的最近距离； 根据所述天体在动态天球上的映射距离确定天体在动态天球上的映射坐标； 根据天体在动态天球上的映射坐标，在所述动态天球上显示所述天体。2.如权利要求1所述的天球映射方法，其特征在于，还包括: 根据天体的绝对星等，计算所述天体相对观察者当前位置的视星等； 根据视星等确定所述天体的亮度和尺寸； 在所述动态天球上显示所述天体的亮度和尺寸。3.如权利要求1所述的天球映射方法，其特征在于，实时计算天体与观察者的距离时，将所述天体与观察者的距离变换为指数表达形式。4.如权利要求1所述的天球映射方法，其特征在于，所述根据天体与观察者的距离确定天体在动态天球上的映射距离，包括: 当天体与观察者的距离大于指定的最远距离时，所述天体在动态天球上的映射距离为最远距离；当天体与观察者的距离小于指定的最近距离时，所述天体在动态天球上的映射距离为实际距离；当天体与观察者的距离介于指定的最远距离和指定的最近距离之间时，根据插值算法计算所述天体在动态天球上的映射距离。5.如权利要求1所述的天球映射方法，所述根据所述天体在动态天球上的映射距离确定天体在动态天球上的映射坐标，包括: 根据球面坐标系的算法，由天体的实际三维坐标，计算所述天体相对于观察者的方位角和高度角； 根据所述天体在动态天球上的映射距离，和计算得到的所述方位角和高度角，确定所述天体在动态天球上的映射坐标。6.如权利要求2所述的天球映射方法，所述根据天体的绝对星等，计算天体相对观察者当前位置的视星等，具体按照如下公式计算:m = M-5.0*logl0(32.616/D)； 其中，m为视星等； M为绝对星等； D为天体与观察者的距离。7.—种天球映射装置，其特征在于，包括: 天体距离确定模块，用于实时计算天体与观察者的距离； 映射距离确定模块，用于根据天体与观察者的距离确定天体在动态天球上的映射距离；所述动态天球的球心为观察者，所述动态天球的外径为指定的最远距离，所述动态天球的内径为指定的最近距离； 映射坐标确定模块，用于根据所述天体在动态天球上的映射距离确定天体在动态天球上的映射坐标； 天体显示模块，用于根据天体在动态天球上的映射坐标，在所述动态天球上显示所述天体。8.如权利要求7所述的天球映射装置，其特征在于，还包括: 视星等确定模块，用于根据天体的绝对星等，计算所述天体相对观察者当前位置的视星等; 亮度和尺寸确定模块，用于根据视星等确定所述天体的亮度和尺寸； 亮度和尺寸显示模块，用于在所述动态天球上显示所述天体的亮度和尺寸。9.如权利要求7所述的天球映射装置，其特征在于，实时计算天体与观察者的距离时，将所述天体与观察者的距离变换为指数表达形式。10.如权利要求7所述的天球映射装置，其特征在于，所述映射距离确定模块具体按照如下方式根据天体与观察者的距离确定天体在动态天球上的映射距离: 当天体与观察者的距离大于指定的最远距离时，所述天体在动态天球上的映射距离为最远距离；当天体与观察者的距离小于指定的最近距离时，所述天体在动态天球上的映射距离为实际距离；当天体与观察者的距离介于指定的最远距离和指定的最近距离之间时，根据插值算法计算所述天体在动态天球上的映射距离。11.如权利要求7所述的天球映射装置，其特征在于，所述映射坐标确定模块具体按照如下方式根据所述天体在动态天球上的映射距离确定天体在动态天球上的映射坐标: 根据球面坐标系的算法，由天体的实际三维坐标，计算所述天体相对于观察者的方位角和高度角； 根据所述天体在动态天球上的映射距离，和计算得到的所述方位角和高度角，确定所述天体在动态天球上的映射坐标。12.如权利要求8所述的天球映射装置，其特征在于，所述视星等确定模块具体按照如下公式计算天体相对观察者当前位置的视星等:m = M-5.0*logl0(32.616/D)； 其中，m为视星等； M为绝对星等； D为天体与观察者的距离。
【专利摘要】本发明提供一种天球映射方法及装置，该方法包括：实时计算天体与观察者的距离；根据天体与观察者的距离确定天体在动态天球上的映射距离；所述动态天球的球心为观察者，所述动态天球的外径为指定的最远距离，所述动态天球的内径为指定的最近距离；根据所述天体在动态天球上的映射距离确定天体在动态天球上的映射坐标；根据天体在动态天球上的映射坐标，在所述动态天球上显示所述天体。通过本发明方法可以显示不同观察点方位上的天体，同时兼顾天体相对观察者位置变化的问题。
【IPC分类】G09B27/00
【公开号】CN105185221
【申请号】CN201510492811
【发明人】席萌, 王燕平, 韩叙, 李鹏, 宋宇莹, 刘茜, 乔伊娜, 王铣鹤
【申请人】太微图影（北京）数码科技有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月12日