實時水面建模及繪制技術(shù)研究.pdf

1、在計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，研究人員一直努力利用計算機(jī)再現(xiàn)身邊的真實世界。水面模擬作為自然景物模擬的一個分支，一直以來都是計算機(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％，水的運動和水所形成的光影效果在日常生活中非常常見。在影視動畫、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和電腦游戲等領(lǐng)域中均可以看到大量虛擬的水面場景，這些場景給觀眾或用戶帶來了極大的真實感和沉浸感。因此對水的模擬有著廣泛的應(yīng)用價值。
　　本文在進(jìn)行水面模擬時兼顧了實時性和真實感，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)新點如下：
　　(1)提出了基于視點鏡像的純紋理水面繪制方法。水面僅由一個矩形平面構(gòu)成，水面的折射、反射、波紋和流動等效果均使用紋理映射技術(shù)來實現(xiàn)。在獲取水面反射紋理時，以水平面為參考面做視點的鏡像，實時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)，但是增加場景的復(fù)雜度后水面的繪制速率依然很高，可用于對真實感要求不是非常高的虛

3、擬現(xiàn)實系統(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，為每個水結(jié)點增加一個速度屬性，推導(dǎo)出水面受到擾動后，水波的演變公式。在水波渲染方面，實現(xiàn)了水波透明、折射及反射效果。該算法能很好地模擬現(xiàn)實中的水波，繪制速度也很快，可用于三維水現(xiàn)象模擬、動態(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軸作為時間軸，在預(yù)處理階