基于圖形引擎的大規(guī)模海洋實時渲染技術(shù)研究及應用.pdf

1、隨著計算機軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機圖形學逐漸成為了計算機科學中蓬勃發(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、影視和游戲娛樂、計算機輔助設計和科學計算可視化等各個方面都發(fā)揮著越來越重要的作用，而逐漸成為了計算機圖形學中主要研究的方向之一。在通過計算機對自然現(xiàn)象模擬這一領(lǐng)域中，對海洋的真實感模擬具有重要的地位和作用，雖然對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景的真實性，近年來工程領(lǐng)域在虛擬場景中對海洋模擬的需求不

2、斷增加。本文通過對計算機圖形學、圖形引擎及海洋算法的研究，最終實現(xiàn)一套基于引擎的海洋渲染系統(tǒng)，以滿足快速搭建海洋場景及后續(xù)二次開發(fā)的需要。
　　對此，本文從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀出發(fā)，首先通過對面向?qū)ο髨D形引擎的渲染流程、場景管理、渲染子系統(tǒng)和材質(zhì)子系統(tǒng)等模塊進行討論；其次從海洋渲染流程開始，對海面的網(wǎng)格建模、高程值計算和光學模型分別進行論述；然后通過海洋實時渲染系統(tǒng)的設計目標確定系統(tǒng)需求并設計系統(tǒng)模塊；最終完成海洋渲染系統(tǒng)的實現(xiàn)。

3、>　　其中，在海面網(wǎng)格建模方面，本文對基于連續(xù)LOD思想的網(wǎng)格建模方式進行了的重點研究，分析了投影網(wǎng)格算法在構(gòu)建網(wǎng)格中的優(yōu)缺點，改進并實現(xiàn)了基于投影網(wǎng)格建模的海面網(wǎng)格。在海面高程值計算部分，本文通過對海面高程計算的分析，最終采用了海洋統(tǒng)計學公式來模擬復雜的海面起伏效果，在系統(tǒng)實現(xiàn)中則以快速傅里葉變換的形式來表示這種統(tǒng)計海波算法，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)生具有更加復雜行為的波，從而模擬出非常逼真的海面效果。在光