小規(guī)模水面與不同物體交互的實(shí)時(shí)繪制算法研究.pdf

1、無(wú)論是在3D游戲動(dòng)畫、影視特效中，還是在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境等實(shí)時(shí)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(jì)算復(fù)雜，很難在實(shí)時(shí)條件下取得較強(qiáng)的真實(shí)感。為了快速真實(shí)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(shí)時(shí)交互模擬的新方法。在目前的水面仿真研究中，對(duì)不同物體與水面的交互沒有進(jìn)行更深一步的研究，只局限于在水面建?；?qū)崿F(xiàn)某個(gè)光學(xué)效果的層面上。為了實(shí)時(shí)模擬水面與不同物體交互，本文主

2、要從兩個(gè)方面進(jìn)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(shí)性及實(shí)時(shí)性的條件下，采用基于投影網(wǎng)格的方法對(duì)水面建模，結(jié)合二維波動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值求解得到水面高度場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)小規(guī)模水面的波動(dòng)效果；同時(shí)，對(duì)不同復(fù)雜形態(tài)物體進(jìn)行體素化，為后續(xù)交互做準(zhǔn)備。
　　其次，針對(duì)水面與不同復(fù)雜形態(tài)物體雙向交互真實(shí)感不強(qiáng)的問題，提出一種基于立體像素碰撞檢測(cè)及計(jì)算物體受力的算法，該算法能對(duì)包含凹凸多面體在內(nèi)的多種復(fù)雜形

3、態(tài)物體進(jìn)行準(zhǔn)確高效的受力計(jì)算及與水面的碰撞檢測(cè)，實(shí)時(shí)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(xì)節(jié)豐富細(xì)膩，真實(shí)感實(shí)時(shí)性均得到極大的提升。
　　再次，光對(duì)水面的作用方面，采用渲染到紋理的方法實(shí)現(xiàn)水面反射與折射效果，引入Blinn-phong光照模型實(shí)現(xiàn)不同時(shí)刻水面光照效果，計(jì)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(jì)并實(shí)現(xiàn)小規(guī)模水面交互仿真系統(tǒng)，本文所有實(shí)驗(yàn)效果均是實(shí)時(shí)渲