虛擬海洋多場景要素實時繪制算法研究.pdf

1、無論在虛擬的大型3D游戲、影視作品中，還是在海洋勘探等領(lǐng)域，大規(guī)模海洋仿真有著非常重要的應(yīng)用。目前的海洋仿真研究中大多聚焦在海面建模層面，或者只實現(xiàn)某一個海洋光學表現(xiàn)效果，沒有一種實現(xiàn)海洋多場景要素實時仿真的方法，局限性很大。為實現(xiàn)更為逼真的海洋多場景要素仿真，本文主要從兩大方面進行算法研究，分別為海洋與物體雙向交互研究和海洋整體光學效果研究。
　　首先，針對海洋水體水面區(qū)域范圍廣大的問題，為在保證真實性的情況下更好的滿足實時性要

2、求，采用基于LOD技術(shù)的放射性網(wǎng)格與投影網(wǎng)格分別進行建模，結(jié)合基于海洋統(tǒng)計學模型的統(tǒng)一的長短波頻譜進行快速傅立葉逆變換求得水面高度場，實現(xiàn)具有多參數(shù)可調(diào)可控實時大規(guī)模海洋場景。
　　其次，針對在海洋與物體雙向交互尤其在海面對物體作用時仿真度不高的問題，提出一種基于物理剛體動力學的有限體積元法求解海水對物體作用力，該算法能對包括凹多面體網(wǎng)格在內(nèi)的多種形狀的物體進行正確的受力計算。在物體對海洋作用方面，引入粒子系統(tǒng)方法實現(xiàn)物體落水激起

3、浪花效果。
　　再次，在海洋與光照交互方面，基于渲染到紋理的方法實現(xiàn)海面反射與折射，引入Blinn-phong光照模型實現(xiàn)海面高光反射；針對目前大多仿真程序在海洋與島嶼地形邊界處不能正確過渡問題，提出通過優(yōu)化菲涅耳系數(shù)求解并對菲涅耳系數(shù)進行修正以及在地形邊界添加泡沫效果的方法實現(xiàn)這兩種不同介質(zhì)的柔和過渡效果；為實現(xiàn)海洋三維立體場景效果，引入全局霧實現(xiàn)模糊海下效果，采用基于刻蝕圖的方法實現(xiàn)水下刻蝕光斑效果。
　　最后，利用Un