自然景象种类繁多，如天空大气、雨雪、雷电、云雾霾等自然气象，以及风沙、海啸、火山喷发等自然灾害等。

自然景象的几何外貌具有不规则特性，同时其生成样式与复杂的物理规律相关联。例如把粒子的散射和吸收理论描述土星的光环，用分形几何方法生成云，用一个平面层大气模型和单次散射来模拟天空的颜色等，但是计算量大仍是实现实时交互的障碍，基于高性能并行计算的软硬件技术提高了绘制和处理速度，促进了其商业应用，在《星际穿越》、《侏罗纪公园》、《后天》和《2012》等电影中，可以领略到不同自然景象模拟的魅力。然而，时至今日自然景象的研究尚未形成相对统一的描述模型。

从不同角度、不同出发点对自然景象进行模拟的方法多种多样。传统的自然景象模拟方法主要有分形迭代方法、基于文法规则方法、基于动态随机生长原理的方法、基于纹理的方法、基于图像的绘制技术、基于特殊几何实例的方法和基于交互建模的方法等。随着对自然景象模拟真实感要求的提高，基于物理的建模方法受到重视，其基本思想是引入各种物理方程构建自然景象模型并控制其运动变化，再采用真实感绘制方法对自然景象及其运动演化进行绘制。基于物理的建模方法使得虚拟自然景象的逼真度大幅提升，成为目前虚拟仿真的一个重要研究方向。近年来，从真实自然现象直接获取数据，然后抽取、归纳物理规律，建立模型，提高模型的复用性，在此基础上进行模拟仿真以提高虚拟自然景象可信度是一个重要研究热点。

自然景象建模及其演化模拟的主要步骤包括：①分析对象的物理特性；②根据自然景象特点选择合适的建模方法；③构造三维模型；④根据运动规律形成帧序列；⑤真实感绘制；⑥演化模拟。

自然景象模型及其演化模拟在文化娱乐、军事仿真、智慧城市等领域都有着广泛应用。