虛擬海洋多場(chǎng)景要素實(shí)時(shí)繪制算法研究.pdf

1、無論在虛擬的大型3D游戲、影視作品中，還是在海洋勘探等領(lǐng)域，大規(guī)模海洋仿真有著非常重要的應(yīng)用。目前的海洋仿真研究中大多聚焦在海面建模層面，或者只實(shí)現(xiàn)某一個(gè)海洋光學(xué)表現(xiàn)效果，沒有一種實(shí)現(xiàn)海洋多場(chǎng)景要素實(shí)時(shí)仿真的方法，局限性很大。為實(shí)現(xiàn)更為逼真的海洋多場(chǎng)景要素仿真，本文主要從兩大方面進(jìn)行算法研究，分別為海洋與物體雙向交互研究和海洋整體光學(xué)效果研究。
　　首先，針對(duì)海洋水體水面區(qū)域范圍廣大的問題，為在保證真實(shí)性的情況下更好的滿足實(shí)時(shí)性要

2、求，采用基于LOD技術(shù)的放射性網(wǎng)格與投影網(wǎng)格分別進(jìn)行建模，結(jié)合基于海洋統(tǒng)計(jì)學(xué)模型的統(tǒng)一的長短波頻譜進(jìn)行快速傅立葉逆變換求得水面高度場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)具有多參數(shù)可調(diào)可控實(shí)時(shí)大規(guī)模海洋場(chǎng)景。
　　其次，針對(duì)在海洋與物體雙向交互尤其在海面對(duì)物體作用時(shí)仿真度不高的問題，提出一種基于物理剛體動(dòng)力學(xué)的有限體積元法求解海水對(duì)物體作用力，該算法能對(duì)包括凹多面體網(wǎng)格在內(nèi)的多種形狀的物體進(jìn)行正確的受力計(jì)算。在物體對(duì)海洋作用方面，引入粒子系統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)物體落水激起

3、浪花效果。
　　再次，在海洋與光照交互方面，基于渲染到紋理的方法實(shí)現(xiàn)海面反射與折射，引入Blinn-phong光照模型實(shí)現(xiàn)海面高光反射；針對(duì)目前大多仿真程序在海洋與島嶼地形邊界處不能正確過渡問題，提出通過優(yōu)化菲涅耳系數(shù)求解并對(duì)菲涅耳系數(shù)進(jìn)行修正以及在地形邊界添加泡沫效果的方法實(shí)現(xiàn)這兩種不同介質(zhì)的柔和過渡效果；為實(shí)現(xiàn)海洋三維立體場(chǎng)景效果，引入全局霧實(shí)現(xiàn)模糊海下效果，采用基于刻蝕圖的方法實(shí)現(xiàn)水下刻蝕光斑效果。
　　最后，利用Un