水的實(shí)時(shí)渲染技術(shù)研究.pdf

1、三維圖形顯示是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要的內(nèi)容。如何真實(shí)快速的表達(dá)自然環(huán)境是圖形學(xué)研究的一個(gè)主要方面。這主要是由于對自然環(huán)境的更好模擬能夠增強(qiáng)計(jì)算機(jī)虛擬世界的真實(shí)感。水是真實(shí)自然環(huán)境的重要組成部分，由于確定水的形態(tài)需要大量的物理計(jì)算，在實(shí)時(shí)環(huán)境中模擬基于流體力學(xué)的物理模擬是不可能的。因此如何模擬水的表現(xiàn)也一直是圖形學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。 主要研究了基于Gerstner水波的水效果實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，具體的研究內(nèi)容和采用的方案如下：

2、1．設(shè)計(jì)基于實(shí)時(shí)渲染的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和模型。 水實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng)的模型和結(jié)構(gòu)，使用設(shè)計(jì)模式對實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng)進(jìn)行了歸納和設(shè)計(jì)，封裝了實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的變化部分。使用MVC(模型視圖控制器)方法來表達(dá)實(shí)時(shí)環(huán)境漫游系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。使用strategy模式對系統(tǒng)算法的變化進(jìn)行了封裝。使用了Command，Observer模式對輸入與系統(tǒng)的交互進(jìn)行了封裝。 2．基于Gerstner波進(jìn)行了水效果模擬的實(shí)現(xiàn)和改進(jìn)。 (1)使用Gerstner

3、波來模擬水的效果。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中采用了HLSL編寫Gerstner波形的計(jì)算方程，模擬了Gerstner水波的效果。 (2)使用波峰移動(dòng)的方法改進(jìn)了Gerstner方法，用來模擬大范圍水表面的自然波動(dòng)效果?？稍诮雍５膹?qiáng)烈波動(dòng)效果模擬上得到非常好的顯示效果。 (3)分析了使用Gerstner波模擬的顯示結(jié)果，指出了結(jié)果的優(yōu)點(diǎn)和不足。并提出了改進(jìn)的方法。 主要特色點(diǎn)是： 1.設(shè)計(jì)了一種可復(fù)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。使用

4、設(shè)計(jì)模式進(jìn)行封裝的系統(tǒng)能夠滿足渲染代碼和外部專家系統(tǒng)的變更。 2.使用HLSL模擬了Gerstner波形。 3.改進(jìn)了Gerstner波形模擬方法，更好的模擬大范圍水域表面波的方法。 盡管對Gerstner算法的改進(jìn)得到很好的顯示結(jié)果，但是在模擬強(qiáng)力波動(dòng)時(shí)不能夠表現(xiàn)出水波的流動(dòng)和傾倒水的效果，可以使用粒子效果來對水的條跳動(dòng)進(jìn)行模擬。另外，在水波模擬過程中，由于時(shí)間關(guān)系，沒有能夠很好的表達(dá)出水效果的其他方面，如表面