虛擬環(huán)境中海洋場景建模與繪制研究及實現(xiàn).pdf

1、計算機動畫的虛擬場景建模一直是計算機圖形學領域具有挑戰(zhàn)性的熱點問題，無論在電影特技、廣告，還是游戲、動漫等各個領域都有廣泛的應用和發(fā)展的空間。水流模擬是自然景物模擬的一部分，正日益引起研究者的關注，與其它景物相比，由于水流的運動變化具有復雜性和不規(guī)則性而變的難以模擬。海洋場景的繪制作為水流模擬的一個分支，因其逼真的場景和宏大的場面已成為許多三維游戲以及影視特效中必不可少的組成部分。要準確的實現(xiàn)對海洋場景的動態(tài)仿真，不但要兼顧真實感和實時

2、性，同時還要綜合分析并優(yōu)化海面仿真、天空的光照模型、場景渲染等功能模塊。
　　 本文首先介紹了具有代表性的水流模擬方法并比較各自優(yōu)缺點，在對流體動畫和虛擬海洋場景建模與繪制方法的研究基礎上，提出了用多重Perlin噪聲的疊加和波浪粒子相結合的方法建立實時海洋動畫場景。主要研究內(nèi)容包括海面建模與繪制；海洋場景中船航行特效仿真；天空和海洋環(huán)境的光線效果模擬。主要工作如下：
　　 在對海浪特點進行研究的基礎上，首先采用不同頻率

3、的Perlin噪聲疊加生成噪聲分型面，用波浪粒子和投影網(wǎng)格繪制技術模擬動態(tài)變化的海面；在對海面場景特效建模方面，采用波浪粒子來跟蹤水波的運動，從而快速、簡便的實現(xiàn)了水面上船運動產(chǎn)生的水波特效；為了得到更加逼真的海洋場景，采用天空球算法對天空進行繪制，引入了GPU加快海面渲染的計算速度，通過光線跟蹤和二維紋理查找表實現(xiàn)天空和海面的光照效果，最后生成了交互的、真實感強的海洋場景。實驗仿真結果表明，用該方法渲染的海洋場景具有很好的真實感和實時