基于Google O3D的湖泊水域自然場(chǎng)景模擬技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)綜合性高新信息技術(shù)，它融合了多種信息技術(shù)的最新發(fā)展成果，為人們創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界提供了強(qiáng)有力的支持，并廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如景區(qū)景點(diǎn)宣傳、商品與文物展示、飛行模擬、游戲、虛擬城市和軍事演習(xí)等，其中自然環(huán)境虛擬是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，而動(dòng)態(tài)水面場(chǎng)景是自然環(huán)境虛擬的一個(gè)重要組成部分。本研究是“濕地生態(tài)環(huán)境可視化”科學(xué)研究中的一個(gè)部分，主要內(nèi)容是模擬出基于Google O3D的湖泊水域虛擬自然場(chǎng)景，包括動(dòng)態(tài)湖面水波的模

2、擬、局部反射效果的模擬、折射效果的模擬及樹木特效的模擬，努力呈現(xiàn)出一個(gè)真實(shí)感較強(qiáng)的湖泊水域虛擬場(chǎng)景。
　　 根據(jù)上述需求，本文在研究實(shí)現(xiàn)湖泊水域虛擬場(chǎng)景時(shí)，重點(diǎn)模擬了動(dòng)態(tài)湖面水波的生成，以改進(jìn)了的Perlin噪聲生成高度場(chǎng)模擬水面，依靠噪聲的平滑特性模擬湖面連續(xù)動(dòng)蕩變化的效果，利用頂點(diǎn)著色器和像素著色器（基于GPU的編程）強(qiáng)大的圖形處理能力加速動(dòng)態(tài)水面及樹木特效的繪制，采用渲染到紋理技術(shù)，對(duì)部分場(chǎng)景再生成局部反射紋理及折射紋理，

3、用頂點(diǎn)渲染器對(duì)水面網(wǎng)格頂點(diǎn)做頂點(diǎn)變換及生成局部反射紋理坐標(biāo)和折射紋理坐標(biāo)，在像素渲染器內(nèi)對(duì)法向量計(jì)算光照，采用一維紋理（256×1）映射費(fèi)涅爾系數(shù)（Fresnel Term），然后運(yùn)用費(fèi)涅爾系數(shù)對(duì)折射紋理顏色和反射紋理顏色進(jìn)行調(diào)節(jié)，模擬了折射和反射的效果；同時(shí)利用局部反射的alpha通道對(duì)全局反射和前面融合的顏色進(jìn)行調(diào)節(jié)，模擬了波光粼粼的湖面景象。對(duì)于岸上大量樹木的模擬采用了實(shí)例化技術(shù)、廣告板技術(shù)（Billboard）、替身（impos