交互式動(dòng)態(tài)水面建模與繪制方法研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是二十世紀(jì)末誕生的一門綜合性信息技術(shù)。該技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域并融合了多種信息技術(shù)的最新發(fā)展成果。它的出現(xiàn)直接改變了人們以往觀察、研究事物的方式，為人們創(chuàng)建并體驗(yàn)虛擬世界提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。 水是生活中常見(jiàn)的一種事物，在虛擬場(chǎng)景中，水面模擬的好壞將直接影響整個(gè)場(chǎng)景的真實(shí)程度。另外，水與人們的生活息息相關(guān)，水面仿真的研究無(wú)論對(duì)人們的生活還是科研工作都具有十分重要的意義。動(dòng)態(tài)水面的仿真歷來(lái)是虛擬現(xiàn)實(shí)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域中

2、研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。水面模擬之所以困難很大程度上是由于水的特殊性質(zhì)決定的。首先水是一種沒(méi)有固定形狀的液體，其運(yùn)動(dòng)由于受到很多不確定性因素的影響幾乎沒(méi)有規(guī)律可循；其次是因?yàn)樗邪ê芏鄰?fù)雜的光學(xué)現(xiàn)象，例如光的反射和折射等；最后，很難在水面渲染的真實(shí)度與實(shí)時(shí)性之間找到平衡。 自二十世紀(jì)七十年代起，人們就開(kāi)始了對(duì)水面仿真的研究，期間提出了很多優(yōu)秀的水面建模與繪制方法。近年來(lái)，隨著可編程GPU的產(chǎn)生及高級(jí)著色語(yǔ)言的發(fā)展，人們對(duì)水面仿真

3、的研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。本文的目的是要找到一種具有較高真實(shí)度的可交互的快速水面繪制方法。在對(duì)以往各種水面建模與繪制方法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于GPU的可交互水面繪制方法。該方法基于BenHumphrey提出的一種使用投影紋理映射和移動(dòng)紋理技術(shù)的水面繪制思想，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化，直接通過(guò)計(jì)算視點(diǎn)距離水面的遠(yuǎn)近來(lái)決定反射紋理與折射紋理在水面顏色中所占的比例。同時(shí)添加了可以實(shí)時(shí)改變水的運(yùn)動(dòng)方向和流速、光照強(qiáng)度以及波浪大小