大規(guī)模海場(chǎng)景的混合式實(shí)時(shí)繪制.pdf

1、大規(guī)模海洋場(chǎng)景的真實(shí)感實(shí)時(shí)模擬是影視動(dòng)畫、虛擬現(xiàn)實(shí)及游戲設(shè)計(jì)等應(yīng)用領(lǐng)域所共同的極具挑戰(zhàn)性的研究課題。但是，目前各種海洋場(chǎng)景的建模與繪制方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如何混合各不同方法的優(yōu)勢(shì)來(lái)達(dá)到真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制的目標(biāo)，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究者和愛好者所共同關(guān)注的課題。本文提出了一種混合式方法來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模海洋場(chǎng)景的真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制的效果，包括海浪、船只與海面的雙向耦合、浪花泡沫等效果的改進(jìn)式繪制。
　　現(xiàn)有的海浪效果繪制常有視覺上的重復(fù)性，為克服這一缺陷

2、，在本文第二章，我們提出了一種改進(jìn)的基于Phillips頻譜的海浪真實(shí)感模擬方法。該項(xiàng)方法采用海洋學(xué)界常用的Phillips頻譜模型，在其傅里葉分解中，通過(guò)提高諧波分量的角速度的指數(shù)值來(lái)增加海浪的可控高度;通過(guò)對(duì)海面網(wǎng)格的頂點(diǎn)進(jìn)行水平位移來(lái)實(shí)現(xiàn)陡浪效果;并采用柏林噪聲與快速傅里葉變換(FFT)方法生成的高度圖按離視點(diǎn)的距離進(jìn)行加權(quán)混合，從而大大減少了動(dòng)態(tài)海浪在視覺上的重復(fù)性。為增加動(dòng)態(tài)海浪場(chǎng)景的真實(shí)感，我們將海浪與尾跡的梯度場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一化

3、融合處理，還原出海面網(wǎng)格的正確法向，并實(shí)現(xiàn)了海面的各種光學(xué)特性與高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)效果。
　　在本文第三章，我們提出并實(shí)現(xiàn)了一種可控的海場(chǎng)景固液雙向耦合模擬框架。在該框架中，為提高場(chǎng)景的模擬效率，我們對(duì)現(xiàn)有的液對(duì)固作用模型進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化;為達(dá)到更真實(shí)的船只尾跡，我們對(duì)經(jīng)典的二維波動(dòng)方程尾跡模擬方法進(jìn)行改進(jìn)，在使用均勻網(wǎng)格進(jìn)行顯示求解的時(shí)候，通過(guò)波形分布控制因子對(duì)對(duì)尾跡形狀進(jìn)行控制，得出的模擬效果更接近于真實(shí)的開爾文尾跡(Kel

4、vin wake)效果。
　　為增進(jìn)海洋場(chǎng)景的真實(shí)感細(xì)節(jié)效果，我們?cè)诘谒恼轮?，?shí)現(xiàn)了海洋場(chǎng)景的細(xì)節(jié)效果，包括泡沫、浪花與淺灘效果。對(duì)于泡沫效果，我們提出了一種基于高斯曲率的海面泡沫生成方法;對(duì)于浪花效果，我們?cè)O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于船只行駛速度的粒子系統(tǒng)浪花產(chǎn)生機(jī)制;并基于水深變化實(shí)現(xiàn)了淺灘場(chǎng)景的波浪淺化效果。
　　在本文第五章，我們對(duì)上述模型的繪制結(jié)果進(jìn)行了展示和分析，實(shí)驗(yàn)證明，由本文方法實(shí)時(shí)繪制出海面場(chǎng)景效果，相比其它方法，