基于真实感图形技术的虚拟海面场景研究

论文摘要

自然现象的模拟一直以来都是计算机图形图像领域最具有挑战性的研究方向之一,它被广泛地应用于计算机动画、电影游戏制作、纹理制作、虚拟现实和工程领域。海浪是自然现象的重要组成部分,对海水的实时模拟已经成为计算机游戏、虚拟现实应用以及电影制作的强有力的辅助工具,同时对于水力学、流体力学、波动力学、海洋学等都具有重要的实际意义。随着虚拟现实技术的发展、计算机实时三维图像系统以及可编程图形硬件在PC机上的应用,使得海水的模拟研究取得了很大的进展。论文首先介绍了虚拟现实技术以及海水实时绘制技术目前的研究进展情况。接着在分析了己有的几种主要海水建模模型之后,提出了自己的算法:利用Perlin噪声和余弦波生成一组海面高度场,然后通过插值来实时计算海面的高度,再利用投影网格算法来进行优化减少计算量,最后通过光照来增加海面的真实感效果。根据上述算法,我们实现了一个海浪原型系统,可根据模型中的参数调节来模拟不同风浪的海面。实验结果表明,上述算法达到较好的逼真效果和比较满意的实时绘制速度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 课题研究的目的和意义
• 1-2 课题相关技术背景
• 1-2-1 虚拟现实技术
• 1-2-2 实时三维图像生成的软硬件技术
• 1-2-3 绘制技术的研究概述
• 1-3 论文的组织结构
• 第二章 相关研究综述
• 2-1 概念和术语
• 2-2 国内外的研究现状
• 2-2-1 海面建模方法
• 2-2-2 光照模型
• 2-2-3 实时绘制技术研究进展
• 2-3 论文的算法基础
• 2-3-1 问题的提出
• 2-3-2 Perlin 噪声
• 第三章 具有真实感虚拟海面场景建模与绘制
• 3-1 引言
• 3-2 几何建模模块
• 3-2-1 高度图的生成
• 3-2-2 海面高度的计算
• 3-2-3 海面投影网格算法
• 3-3 光照模块
• 3-4 算法总结
• 第四章 具有真实感的虚拟海面场景系统实现
• 4-1 引言
• 4-2 系统开发环境及开发工具
• 4-2-1 系统开发环境
• 4-2-2 系统开发工具
• 4-3 系统运行实例与结果分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢