虛擬環(huán)境中海洋場(chǎng)景建模與繪制研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的虛擬場(chǎng)景建模一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的熱點(diǎn)問(wèn)題，無(wú)論在電影特技、廣告，還是游戲、動(dòng)漫等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)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(guān)注，與其它景物相比，由于水流的運(yùn)動(dòng)變化具有復(fù)雜性和不規(guī)則性而變的難以模擬。海洋場(chǎng)景的繪制作為水流模擬的一個(gè)分支，因其逼真的場(chǎng)景和宏大的場(chǎng)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(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)仿真，不但要兼顧真實(shí)感和實(shí)時(shí)

2、性，同時(shí)還要綜合分析并優(yōu)化海面仿真、天空的光照模型、場(chǎng)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?xún)?yōu)缺點(diǎn)，在對(duì)流體動(dòng)畫(huà)和虛擬海洋場(chǎng)景建模與繪制方法的研究基礎(chǔ)上，提出了用多重Perlin噪聲的疊加和波浪粒子相結(jié)合的方法建立實(shí)時(shí)海洋動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景。主要研究?jī)?nèi)容包括海面建模與繪制；海洋場(chǎng)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(duì)海浪特點(diǎn)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)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(shù)模擬動(dòng)態(tài)變化的海面；在對(duì)海面場(chǎng)景特效建模方面，采用波浪粒子來(lái)跟蹤水波的運(yùn)動(dòng)，從而快速、簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)了水面上船運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的水波特效；為了得到更加逼真的海洋場(chǎng)景，采用天空球算法對(duì)天空進(jìn)行繪制，引入了GPU加快海面渲染的計(jì)算速度，通過(guò)光線跟蹤和二維紋理查找表實(shí)現(xiàn)天空和海面的光照效果，最后生成了交互的、真實(shí)感強(qiáng)的海洋場(chǎng)景。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，用該方法渲染的海洋場(chǎng)景具有很好的真實(shí)感和實(shí)時(shí)