小規(guī)模水面與不同物體交互的實時繪制算法研究.pdf

1、無論是在3D游戲動畫、影視特效中，還是在虛擬現(xiàn)實環(huán)境等實時應(yīng)用程序中，水面與物體的交互仿真都有著非常重要的應(yīng)用。目前的水面模型計算復(fù)雜，很難在實時條件下取得較強的真實感。為了快速真實地展示小規(guī)模水面與不同物體的雙向耦合效果，本文提出一種適用于不同復(fù)雜形態(tài)物體與水面實時交互模擬的新方法。在目前的水面仿真研究中，對不同物體與水面的交互沒有進行更深一步的研究，只局限于在水面建?；?qū)崿F(xiàn)某個光學(xué)效果的層面上。為了實時模擬水面與不同物體交互，本文主

2、要從兩個方面進行研究，分別是水面與物體雙向交互研究和水面整體光學(xué)效果研究。
　　首先，在保證真實性及實時性的條件下，采用基于投影網(wǎng)格的方法對水面建模，結(jié)合二維波動方程進行數(shù)值求解得到水面高度場，實現(xiàn)小規(guī)模水面的波動效果；同時，對不同復(fù)雜形態(tài)物體進行體素化，為后續(xù)交互做準備。
　　其次，針對水面與不同復(fù)雜形態(tài)物體雙向交互真實感不強的問題，提出一種基于立體像素碰撞檢測及計算物體受力的算法，該算法能對包含凹凸多面體在內(nèi)的多種復(fù)雜形

3、態(tài)物體進行準確高效的受力計算及與水面的碰撞檢測，實時繪制出根據(jù)物體不同形狀與水面交互的漣漪效果。仿真細節(jié)豐富細膩，真實感實時性均得到極大的提升。
　　再次，光對水面的作用方面，采用渲染到紋理的方法實現(xiàn)水面反射與折射效果，引入Blinn-phong光照模型實現(xiàn)不同時刻水面光照效果，計算菲涅爾系數(shù)調(diào)節(jié)反射折射比例，得到整體的光學(xué)效果。
　　最后，在 Unity3D引擎上設(shè)計并實現(xiàn)小規(guī)模水面交互仿真系統(tǒng)，本文所有實驗效果均是實時渲