實(shí)時(shí)水面建模及繪制技術(shù)研究.pdf

1、在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，研究人員一直努力利用計(jì)算機(jī)再現(xiàn)身邊的真實(shí)世界。水面模擬作為自然景物模擬的一個(gè)分支，一直以來都是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的熱門研究課題之一。水面約占地表面積的70％，水的運(yùn)動(dòng)和水所形成的光影效果在日常生活中非常常見。在影視動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和電腦游戲等領(lǐng)域中均可以看到大量虛擬的水面場(chǎng)景，這些場(chǎng)景給觀眾或用戶帶來了極大的真實(shí)感和沉浸感。因此對(duì)水的模擬有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文在進(jìn)行水面模擬時(shí)兼顧了實(shí)時(shí)性和真實(shí)感，使得繪制

2、出的水面具有逼真的效果又有較高的刷新率。本文所做的工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)提出了基于視點(diǎn)鏡像的純紋理水面繪制方法。水面僅由一個(gè)矩形平面構(gòu)成，水面的折射、反射、波紋和流動(dòng)等效果均使用紋理映射技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在獲取水面反射紋理時(shí)，以水平面為參考面做視點(diǎn)的鏡像，實(shí)時(shí)地將水面以上的景物渲染成反射紋理。該方法使得二維平面產(chǎn)生三維的水面效果。雖然犧牲了水面的細(xì)節(jié)，但是增加場(chǎng)景的復(fù)雜度后水面的繪制速率依然很高，可用于對(duì)真實(shí)感要求不是非常高的虛

3、擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中。
　　(2)提出了基于鄰域速度傳播的水波生成與擴(kuò)散算法。采用鄰域傳播的思想，為每個(gè)水結(jié)點(diǎn)增加一個(gè)速度屬性，推導(dǎo)出水面受到擾動(dòng)后，水波的演變公式。在水波渲染方面，實(shí)現(xiàn)了水波透明、折射及反射效果。該算法能很好地模擬現(xiàn)實(shí)中的水波，繪制速度也很快，可用于三維水現(xiàn)象模擬、動(dòng)態(tài)水面仿真等領(lǐng)域。
　　(3)提出了三維柏林噪聲與位移貼圖相結(jié)合的水面生成算法。使用圓形網(wǎng)格表示水平面，將三維柏林噪聲中的一個(gè)軸作為時(shí)間軸，在預(yù)處理階