水的實時渲染技術研究.pdf

1、三維圖形顯示是現(xiàn)代計算機應用的一個重要的內(nèi)容。如何真實快速的表達自然環(huán)境是圖形學研究的一個主要方面。這主要是由于對自然環(huán)境的更好模擬能夠增強計算機虛擬世界的真實感。水是真實自然環(huán)境的重要組成部分，由于確定水的形態(tài)需要大量的物理計算，在實時環(huán)境中模擬基于流體力學的物理模擬是不可能的。因此如何模擬水的表現(xiàn)也一直是圖形學研究的熱點之一。 主要研究了基于Gerstner水波的水效果實時渲染技術，具體的研究內(nèi)容和采用的方案如下：

2、1．設計基于實時渲染的系統(tǒng)結構和模型。 水實時渲染系統(tǒng)的模型和結構，使用設計模式對實時渲染系統(tǒng)進行了歸納和設計，封裝了實時系統(tǒng)中的變化部分。使用MVC(模型視圖控制器)方法來表達實時環(huán)境漫游系統(tǒng)的整體結構。使用strategy模式對系統(tǒng)算法的變化進行了封裝。使用了Command，Observer模式對輸入與系統(tǒng)的交互進行了封裝。 2．基于Gerstner波進行了水效果模擬的實現(xiàn)和改進。 (1)使用Gerstner

3、波來模擬水的效果。在實時系統(tǒng)中采用了HLSL編寫Gerstner波形的計算方程，模擬了Gerstner水波的效果。 (2)使用波峰移動的方法改進了Gerstner方法，用來模擬大范圍水表面的自然波動效果?？稍诮雍５膹娏也▌有ЧM上得到非常好的顯示效果。 (3)分析了使用Gerstner波模擬的顯示結果，指出了結果的優(yōu)點和不足。并提出了改進的方法。 主要特色點是： 1.設計了一種可復用的系統(tǒng)結構。使用

4、設計模式進行封裝的系統(tǒng)能夠滿足渲染代碼和外部專家系統(tǒng)的變更。 2.使用HLSL模擬了Gerstner波形。 3.改進了Gerstner波形模擬方法，更好的模擬大范圍水域表面波的方法。 盡管對Gerstner算法的改進得到很好的顯示結果，但是在模擬強力波動時不能夠表現(xiàn)出水波的流動和傾倒水的效果，可以使用粒子效果來對水的條跳動進行模擬。另外，在水波模擬過程中，由于時間關系，沒有能夠很好的表達出水效果的其他方面，如表面