基于基波模型的風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)海面場(chǎng)景仿真研究.pdf

1、真實(shí)感的實(shí)時(shí)海洋場(chǎng)景仿真技術(shù)一直以來(lái)都是計(jì)算機(jī)圖形領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。海洋場(chǎng)景的仿真不僅在虛擬現(xiàn)實(shí)、視頻游戲、影視廣告中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值,同時(shí)對(duì)水力學(xué),波動(dòng)力氣、氣象學(xué)、海洋學(xué)也有重要的學(xué)術(shù)意義。本文在深入研究已有的大規(guī)模海洋場(chǎng)景仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了基于基波模型的海浪建模算法,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步研究了一種廣闊視野的風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的全海域場(chǎng)景實(shí)時(shí)仿真方案。
　　基于基波模型的海浪建模算法使用粒子系統(tǒng)的思想,將海面的波動(dòng)看作是大量的獨(dú)

2、立的基波粒子運(yùn)動(dòng)和疊加的結(jié)果。算法通過(guò)模擬大量基波粒子的運(yùn)動(dòng),再將其高度場(chǎng)疊加,得到海面高度場(chǎng)。該方法的優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)風(fēng)場(chǎng)作用于每一個(gè)基波粒子,可以將風(fēng)場(chǎng)的狀態(tài)傳遞到基波粒子的運(yùn)動(dòng)當(dāng)中,而基波粒子的運(yùn)動(dòng)又合成了海面整體的波動(dòng),從而建立了風(fēng)場(chǎng)對(duì)海面的驅(qū)動(dòng)。
　　本文實(shí)現(xiàn)的廣闊視野的海洋場(chǎng)景,包括了島嶼、近海和深海。深海的動(dòng)態(tài)高度場(chǎng)通過(guò)基波模型動(dòng)態(tài)渲染得到,并疊加噪聲和細(xì)節(jié)提升真實(shí)感;在近海區(qū)域疊加了參數(shù)化紋理化的近岸浪以高效的實(shí)現(xiàn)拍岸

3、浪效果,島嶼的高度場(chǎng)和近岸地形信息則是通過(guò)預(yù)處理一張表示陸地海拔的灰度圖來(lái)導(dǎo)入。這些高度場(chǎng)最終以置換貼圖的方式融合到一個(gè)基于四叉樹(shù)的LOD大地形網(wǎng)格上。在頂點(diǎn)著色程序中,使用頂點(diǎn)紋理拾取的方式獲取各種高度數(shù)據(jù),通過(guò)比較陸地海拔和海面高度來(lái)區(qū)分三種地形類型,再使用不同的資源和程序片段進(jìn)行繪制。在像素著色程序中,本文模擬了海水的反射,散射,透明等光學(xué)特性,并實(shí)現(xiàn)了水面泡沫效果。因?yàn)樗械睦L制都在統(tǒng)一的流程下處理,所以本文能很好的處理不同區(qū)域