游戲引擎中實時廣域流體渲染研究和應(yīng)用.pdf

1、近年來，隨著游戲和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展，對于實時渲染的真實感、場景的復雜度不斷提出更高的要求。與此同時，計算機的圖形硬件處理能力也有了巨大的發(fā)展，尤其是支持可編程渲染管線GPU的推出使得PC機的圖形處理能力獲得了質(zhì)的飛躍。這使得用戶對于渲染的真實感和實時性的要求不斷提高。而對覆蓋有流體的地形表面進行有效地處理能夠大大地提高視覺真實感。水面模擬就是其中一個重要部分。但是，目前已有的水面渲染算法普遍存在計算量龐大，耗時久，實時性不強等缺點

2、。 本文首先系統(tǒng)地分析和總結(jié)了現(xiàn)在的一些水面渲染技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合最新圖形加速硬件特征，以渲染效果和渲染效率達到良好平衡為目的，對目前典型的水面模擬算法進行合理優(yōu)化。該優(yōu)化以兩個主線進行：一是通過多張高度場紋理圖混合簡化實時水面網(wǎng)格模型的計算量，以及利用GPU強大的并行計算能力求解波動方程。二是針對網(wǎng)格頂點光照計算優(yōu)化，基本策略是將以前放置在CPU上完成的復雜計算通過GPU的相關(guān)硬件特性進行替換，如環(huán)境紋理映射等，較為真實地

3、模擬了水面上發(fā)生的折射和反射等光學現(xiàn)象。該算法最終有效地運用到游戲引擎的實時渲染系統(tǒng)中，實驗證明該算法可行。 另一方面，對水面漂浮物體與水面的交互運動模擬也是目前研究的一個熱點和難點。漂浮物體在水面浮力作用下其運動狀態(tài)變化比較復雜。目前有兩種計算方式，一種是將浮力計算指定在剛體外表面的一些特殊點上，并假設(shè)小區(qū)域表面面積歸結(jié)到這些點上；另一種是在剛體中填入一些規(guī)則幾何體，然后分別計算它們的浮力。這兩種方法都存在一個問題，就是對外形