交互式動態(tài)水面建模與繪制方法研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是二十世紀(jì)末誕生的一門綜合性信息技術(shù)。該技術(shù)涉及多個學(xué)科領(lǐng)域并融合了多種信息技術(shù)的最新發(fā)展成果。它的出現(xiàn)直接改變了人們以往觀察、研究事物的方式，為人們創(chuàng)建并體驗(yàn)虛擬世界提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。 水是生活中常見的一種事物，在虛擬場景中，水面模擬的好壞將直接影響整個場景的真實(shí)程度。另外，水與人們的生活息息相關(guān)，水面仿真的研究無論對人們的生活還是科研工作都具有十分重要的意義。動態(tài)水面的仿真歷來是虛擬現(xiàn)實(shí)和計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域中

2、研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。水面模擬之所以困難很大程度上是由于水的特殊性質(zhì)決定的。首先水是一種沒有固定形狀的液體，其運(yùn)動由于受到很多不確定性因素的影響幾乎沒有規(guī)律可循；其次是因?yàn)樗邪ê芏鄰?fù)雜的光學(xué)現(xiàn)象，例如光的反射和折射等；最后，很難在水面渲染的真實(shí)度與實(shí)時性之間找到平衡。 自二十世紀(jì)七十年代起，人們就開始了對水面仿真的研究，期間提出了很多優(yōu)秀的水面建模與繪制方法。近年來，隨著可編程GPU的產(chǎn)生及高級著色語言的發(fā)展，人們對水面仿真

3、的研究進(jìn)入了一個新的階段。本文的目的是要找到一種具有較高真實(shí)度的可交互的快速水面繪制方法。在對以往各種水面建模與繪制方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于GPU的可交互水面繪制方法。該方法基于BenHumphrey提出的一種使用投影紋理映射和移動紋理技術(shù)的水面繪制思想，并在此基礎(chǔ)上對其模型進(jìn)行了簡化，直接通過計算視點(diǎn)距離水面的遠(yuǎn)近來決定反射紋理與折射紋理在水面顏色中所占的比例。同時添加了可以實(shí)時改變水的運(yùn)動方向和流速、光照強(qiáng)度以及波浪大小