面向太湖水域的動態(tài)水面場景建模方法研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一項嶄新的綜合性信息技術(shù)，它融合了多種信息技術(shù)的最新發(fā)展成果，為人們創(chuàng)建和體驗虛擬世界提供了強有力的支持，并廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，如飛行模擬、游戲、虛擬城市和軍事演習(xí)等，而動態(tài)水面場景是虛擬現(xiàn)實中一個重要的組成部分。本課題是為蘇州某管理部門開發(fā)的“虛擬太湖水域”項目中的一個子課題，主要內(nèi)容是在PC平臺上模擬出包括湖面波浪、光線反射、折射效果在內(nèi)的真實感水面效果。 針對上述需要，本文在研究有關(guān)動態(tài)水面現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，

2、將太湖水域分為大型水域(太湖湖面)和小型水域(太湖周圍的水塘等)，在模擬過程中分別采用了不同的建模算法和渲染算法。對大型水域(太湖湖面)，以改進(jìn)了的Perlin噪聲作為高度場的激勵源，依靠噪聲的平滑特性模擬太湖湖面連續(xù)動蕩變化的效果，將Johnson[1]的投影網(wǎng)格法用于湖面建模，利用頂點著色器和像素著色器(基于GPU的編程)強大的圖形處理功能，實現(xiàn)了基于GPU(圖形處理器)的頂點處理方案，比較真實地模擬了太湖湖面波浪。對小型水域(水塘

3、等)，通過二維波動方程描述水波運動，運用顯式有限差分法和可編程GP[J技術(shù)實現(xiàn)了方程求解，模擬了雨滴落入水面后，水面波動的現(xiàn)象，在實時性和真實感上均取得了比較好的效果。 在動態(tài)水面渲染中，采用一維紋理(256×1)映射費涅爾系數(shù)(Fresnel Term)，然后運用費涅爾系數(shù)對折射和反射進(jìn)行調(diào)節(jié)，模擬了折射和反射的效果；同時利用局部反射的alpha通道對全局反射和太陽光的反射進(jìn)行調(diào)節(jié)，模擬了波光粼粼的湖面景象。通過實驗，在普通P