海浪的模拟和动画

摘要

海浪的模拟是计算机图形学中的重要研究领域之一，它不仅在虚拟现实应用、军事仿真、三维游戏动画等领域上有重要意义，而且对于气象预报、现代水力学、流体力学等都具有重要的实际意义。虽然当前计算机的计算能力和存储能力都有了很大的进步，但由于海浪本身的复杂性，仍不能很真实地再现海浪运动的细节，因此，研究具有真实感的大规模海浪实时绘制具有非常重要的意义。
　　 在深入研究海浪建模、海面网格层次细节划分以及海浪绘制三方面技术的基础上，提出一种有效的适合于大规模深海海域海浪模拟的方法。
　　 基于统计模型进行海浪建模，并进一步研究了陡峭波浪的模拟。针对统计模型不能用于模拟特殊波形如卷浪的缺陷，给出一种在统计模型中加入卷浪建模的方法。为了实现大规模海浪的实时绘制，引入适用于地形网格层次细节划分的实时优化自适应网格划分算法，并从误差度量、视域裁剪等方面改进使其适应于大规模海面网格的层次细节划分。为了达到海浪模拟的真实感要求，在海浪绘制过程中加入海面光照效果的处理，并尽可能地利用图形处理器提供的顶点着色器和像素着色器的可编程功能来进行光照计算以提高系统的实现效率。针对模拟出的海面过于平滑的问题，使用扰动顶点法向量的方法来模拟出细微波纹的效果。