虛擬海洋環(huán)境生成及場景特效研究.pdf

1、海洋環(huán)境仿真在科學(xué)研究及工程應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的意義，如何開發(fā)真實(shí)感與實(shí)時(shí)性兼顧的虛擬海洋環(huán)境并使其為更多的仿真實(shí)體共享，加強(qiáng)其重用性與互操作性已成為人們研究的熱點(diǎn)。本論文針對(duì)上述需求對(duì)在HLA中的虛擬海洋環(huán)境的開發(fā)及相關(guān)場景的特效生成進(jìn)行了研究，為分布式仿真系統(tǒng)提供了一個(gè)具有良好的可重用性和互操作性的可視化平臺(tái)。 在分析波浪譜的理論基礎(chǔ)上給出了基于Longuet-Higgins和基于FFT變換兩種海浪建模方法，并對(duì)其進(jìn)行仿真，分

2、別在畫面真實(shí)感和渲染速度方面進(jìn)行了比較，仿真結(jié)果表明，采用FFT變換的建模方法能夠具有較快的計(jì)算速度，且能很好的表現(xiàn)各種海況下的波浪形態(tài)。 在FFT變換建模的基礎(chǔ)上對(duì)海面進(jìn)行了光照及紋理的處理。針對(duì)效果渲染計(jì)算量大，影響實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，采用了Cg技術(shù)對(duì)CPU進(jìn)行編程，從而使一部分效果計(jì)算在GPU中進(jìn)行，分擔(dān)了CPU的負(fù)擔(dān)，在改善畫面真實(shí)感的同時(shí)保證了仿真系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。 為了使海洋場景更加逼真完整，采用天空球模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的天

3、空盒模型對(duì)海空環(huán)境進(jìn)行了改善，同時(shí)運(yùn)用粒子系統(tǒng)制作了航跡流效果，并模擬了雨、雪、霧、夜晚等各種天氣環(huán)境。為了使虛擬場景具有更快的刷新率，在算法方面采取了利用FFT變換的特點(diǎn)、自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)、視點(diǎn)相關(guān)技術(shù)及使用鏈表處理粒子系統(tǒng)四個(gè)措施來減少計(jì)算量，從而提高了仿真的實(shí)時(shí)性。 根據(jù)實(shí)際的仿真需求，將此海洋環(huán)境應(yīng)用于某HLA分布式船舶運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)中，它有多個(gè)聯(lián)邦相互交互，虛擬海洋環(huán)境作為聯(lián)邦中的一員，能夠接收其它聯(lián)邦發(fā)送的海情、天氣、船