面向太湖水域的動(dòng)態(tài)水面場(chǎng)景建模方法研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一項(xiàng)嶄新的綜合性信息技術(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，如飛行模擬、游戲、虛擬城市和軍事演習(xí)等，而動(dòng)態(tài)水面場(chǎng)景是虛擬現(xiàn)實(shí)中一個(gè)重要的組成部分。本課題是為蘇州某管理部門開(kāi)發(fā)的“虛擬太湖水域”項(xiàng)目中的一個(gè)子課題，主要內(nèi)容是在PC平臺(tái)上模擬出包括湖面波浪、光線反射、折射效果在內(nèi)的真實(shí)感水面效果。 針對(duì)上述需要，本文在研究有關(guān)動(dòng)態(tài)水面現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，

2、將太湖水域分為大型水域(太湖湖面)和小型水域(太湖周圍的水塘等)，在模擬過(guò)程中分別采用了不同的建模算法和渲染算法。對(duì)大型水域(太湖湖面)，以改進(jìn)了的Perlin噪聲作為高度場(chǎng)的激勵(lì)源，依靠噪聲的平滑特性模擬太湖湖面連續(xù)動(dòng)蕩變化的效果，將Johnson[1]的投影網(wǎng)格法用于湖面建模，利用頂點(diǎn)著色器和像素著色器(基于GPU的編程)強(qiáng)大的圖形處理功能，實(shí)現(xiàn)了基于GPU(圖形處理器)的頂點(diǎn)處理方案，比較真實(shí)地模擬了太湖湖面波浪。對(duì)小型水域(水塘

3、等)，通過(guò)二維波動(dòng)方程描述水波運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用顯式有限差分法和可編程GP[J技術(shù)實(shí)現(xiàn)了方程求解，模擬了雨滴落入水面后，水面波動(dòng)的現(xiàn)象，在實(shí)時(shí)性和真實(shí)感上均取得了比較好的效果。 在動(dòng)態(tài)水面渲染中，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)折射和反射進(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)全局反射和太陽(yáng)光的反射進(jìn)行調(diào)節(jié)，模擬了波光粼粼的湖面景象。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，在普通P