大規(guī)模海場景的混合式實時繪制.pdf

1、大規(guī)模海洋場景的真實感實時模擬是影視動畫、虛擬現(xiàn)實及游戲設(shè)計等應(yīng)用領(lǐng)域所共同的極具挑戰(zhàn)性的研究課題。但是，目前各種海洋場景的建模與繪制方法各有優(yōu)缺點，如何混合各不同方法的優(yōu)勢來達到真實感實時繪制的目標，是計算機圖形學(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實現(xiàn)大規(guī)模海洋場景的真實感實時繪制的效果，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的基于Phillips頻譜的海浪真實感模擬方法。該項方法采用海洋學(xué)界常用的Phillips頻譜模型，在其傅里葉分解中，通過提高諧波分量的角速度的指數(shù)值來增加海浪的可控高度;通過對海面網(wǎng)格的頂點進行水平位移來實現(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的距離進行加權(quán)混合，從而大大減少了動態(tài)海浪在視覺上的重復(fù)性。為增加動態(tài)海浪場景的真實感，我們將海浪與尾跡的梯度場進行統(tǒng)一化

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

4、vin wake)效果。
　　為增進海洋場景的真實感細節(jié)效果，我們在第四章中，實現(xiàn)了海洋場景的細節(jié)效果，包括泡沫、浪花與淺灘效果。對于泡沫效果，我們提出了一種基于高斯曲率的海面泡沫生成方法;對于浪花效果，我們設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于船只行駛速度的粒子系統(tǒng)浪花產(chǎn)生機制;并基于水深變化實現(xiàn)了淺灘場景的波浪淺化效果。
　　在本文第五章，我們對上述模型的繪制結(jié)果進行了展示和分析，實驗證明，由本文方法實時繪制出海面場景效果，相比其它方法，