海浪建模與繪制的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的仿真是虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的基礎(chǔ)工作。海浪場(chǎng)景是虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中較為復(fù)雜的場(chǎng)景之一。首先，海浪的形狀復(fù)雜，不能由簡(jiǎn)單幾何體構(gòu)造，在使用基本幾何圖元構(gòu)造時(shí)需要大量的數(shù)據(jù)。其次，海浪是動(dòng)態(tài)變化的，每一次變化都要求計(jì)算機(jī)重新進(jìn)行一次繪制。再次，海浪的形成受多種因素的影響，波形的變化規(guī)律多種多樣，海浪的形態(tài)在不同的時(shí)刻具有隨機(jī)性。最后，海洋環(huán)境多樣，天氣多變，環(huán)境光源需要考慮各種法線的反射與折射。海浪最終顏色不宜確定。如果光照不能處理好，將

2、極大影響海浪模擬的真實(shí)性。正是由于海浪場(chǎng)景的復(fù)雜，海浪的建模與繪制存在許多難點(diǎn)。
　　本文分別對(duì)海浪場(chǎng)景的建模與繪制技術(shù)進(jìn)行分析與研究。首先，針對(duì)海浪譜方法在建模時(shí)存在的周期性重復(fù)現(xiàn)象及真實(shí)感不強(qiáng)的問題，本文提出基于擾動(dòng)的海浪譜建模方法。為了在海浪譜上疊加柏林噪音擾動(dòng)，給出依據(jù)視點(diǎn)位置的疊加策略。當(dāng)視景體中出現(xiàn)較大面積海面時(shí)，依據(jù)本文給出的疊加公式，將柏林噪音與海浪譜生成的高度圖進(jìn)行疊加，使得相應(yīng)海面的高度圖發(fā)生變化，進(jìn)而減弱周期

3、性重復(fù)現(xiàn)象并提高海面真實(shí)感。
　　其次，針對(duì)光線跟蹤算法在動(dòng)態(tài)海浪繪制時(shí)幀率較低的問題，本文從海浪場(chǎng)景三角形分布不均勻的特點(diǎn)出發(fā)，提出適宜于海浪場(chǎng)景的基于簡(jiǎn)單光照的光線跟蹤算法及其加速結(jié)構(gòu)。光線跟蹤算法的光線跟蹤策略要依據(jù)光照模型，海浪場(chǎng)景中全局光照模型的光線跟蹤策略有許多的跟蹤是不必要的，因此，提出簡(jiǎn)化折射與限制反射光線條數(shù)的簡(jiǎn)單光照模型。海浪場(chǎng)景中對(duì)象大多分布在海面高度一定正負(fù)范圍內(nèi)，在加速結(jié)構(gòu)建立時(shí)，相當(dāng)多的時(shí)間消耗在了海面