生成多層霧化效果技術的研究.pdf

1、霧化效果是三維仿真系統(tǒng)中不可缺少的一部分。它從自然現(xiàn)象中衍生而來，模擬真實系統(tǒng)中物體被霧遮擋的的視覺效果。自其誕生以來，霧化效果的生成一直被圖形硬件廠商視為一項重大問題，并在OpenGL架構審查委員會的領導下形成了行業(yè)標準。至今，各種三維開發(fā)平臺無不支持霧化效果。在各類開發(fā)文檔中，霧化效果也占據(jù)相當?shù)钠Ｎ覀儗F化效果的研究，可以為三維仿真中的霧化效果提供依據(jù)和指導，明確當前霧化技術的原理和優(yōu)缺點，并在此基礎上作出改進。 當前

2、的霧化效果主要有以下兩個發(fā)展方向，一種是利用霧濃度變化的簡單近似數(shù)學公式，對被霧遮擋的多邊形頂點或像素進行顏色混合計算。生成三維圖形時，OpenGL在操作流水線中對多邊形頂點進行顏色計算，插值得到像素顏色，將其和霧顏色進行混合，形成物體表面被霧遮蔽的效果。OpenGL不僅提供了霧生成的基本功能，也提供了著色器編程接口。著色器處于OpenGL處理流水線中，取得運行時數(shù)據(jù)非常方便，便于我們根據(jù)運行狀況進行繪制。此外人們還采用材質混合等多種方

3、法來實現(xiàn)霧的混合效果。另一個方向是實時模擬，根據(jù)流體力學等公式，在其中適當加入渦流等隨機因素以及外部作用的影響，進行去噪平滑等運算，建立霧的數(shù)學模型，經(jīng)過大量的計算，最后采用粒子系統(tǒng)來展現(xiàn)該數(shù)學模型，模擬霧的生成。該方法生成的霧真實感非常強，但是計算量很大，超越了當前的CPU計算能力，導致實時性比較差。該問題可以通過CPU性能的不斷提升，或者簡化方程來解決。 本論文中討論的霧效果生成技術，主要是基于多邊形頂點和像素的霧效果的生成

4、。首先描述了近距離霧效果系統(tǒng)的實現(xiàn)，該系統(tǒng)結合了全局霧坐標和近距離距離霧的效果，主要通過著色器處理加以實現(xiàn)。其次，通過對一種基于多邊形頂點的容積霧的生成算法的研究，改進了該算法，在此算法的基礎上，引入了立方體容積霧的生成方法。然后采用著色器語言重寫了該算法，以得到較快的運算速度。在著色器處理中，使用red，green，blue通道進行 W 深度的保存，簡化了容積霧濃度運算。對于基于像素的容積霧生成，本論文討論了多層異質容積霧間的混合問題