基于圖形引擎的大規(guī)模海洋實(shí)時(shí)渲染技術(shù)研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)逐漸成為了計(jì)算機(jī)科學(xué)中蓬勃發(fā)展的新領(lǐng)域，而三維圖形引擎技術(shù)由于在虛擬現(xiàn)實(shí)、影視和游戲娛樂(lè)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和科學(xué)計(jì)算可視化等各個(gè)方面都發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，而逐漸成為了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中主要研究的方向之一。在通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)自然現(xiàn)象模擬這一領(lǐng)域中，對(duì)海洋的真實(shí)感模擬具有重要的地位和作用，雖然對(duì)它的模擬具有較大難度，但逼真的海洋卻能極大地提高虛擬場(chǎng)景的真實(shí)性，近年來(lái)工程領(lǐng)域在虛擬場(chǎng)景中對(duì)海洋模擬的需求不

2、斷增加。本文通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖形引擎及海洋算法的研究，最終實(shí)現(xiàn)一套基于引擎的海洋渲染系統(tǒng)，以滿(mǎn)足快速搭建海洋場(chǎng)景及后續(xù)二次開(kāi)發(fā)的需要。
　　對(duì)此，本文從國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀出發(fā)，首先通過(guò)對(duì)面向?qū)ο髨D形引擎的渲染流程、場(chǎng)景管理、渲染子系統(tǒng)和材質(zhì)子系統(tǒng)等模塊進(jìn)行討論；其次從海洋渲染流程開(kāi)始，對(duì)海面的網(wǎng)格建模、高程值計(jì)算和光學(xué)模型分別進(jìn)行論述；然后通過(guò)海洋實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)確定系統(tǒng)需求并設(shè)計(jì)系統(tǒng)模塊；最終完成海洋渲染系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

3、>　　其中，在海面網(wǎng)格建模方面，本文對(duì)基于連續(xù)LOD思想的網(wǎng)格建模方式進(jìn)行了的重點(diǎn)研究，分析了投影網(wǎng)格算法在構(gòu)建網(wǎng)格中的優(yōu)缺點(diǎn)，改進(jìn)并實(shí)現(xiàn)了基于投影網(wǎng)格建模的海面網(wǎng)格。在海面高程值計(jì)算部分，本文通過(guò)對(duì)海面高程計(jì)算的分析，最終采用了海洋統(tǒng)計(jì)學(xué)公式來(lái)模擬復(fù)雜的海面起伏效果，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中則以快速傅里葉變換的形式來(lái)表示這種統(tǒng)計(jì)海波算法，這樣就可以快速地將各種不同頻率的波混合疊加在一起，產(chǎn)生具有更加復(fù)雜行為的波，從而模擬出非常逼真的海面效果。在光