利用GPU快速生成过程特效——水面特效模拟

摘要

随着计算机图形学的发展，关于对自然景物的模拟已经受到了越来越多的关注。而自然景物中对于水面的模拟，由于有着广泛的应用范围和较高的真实感要求，使水面模拟成为计算机图形学研究的焦点。由于水面模拟是计算机图形学中较有挑战性的课题，所以在一段较长的时间内，水面模拟将是图形学研究的一个重中之重。目前针对水面模拟主要有：基于波的分析的方法，基于粒子系统的方法和基于物理模型的方法这样三个主要方法。由于基于波的分析的方法可以在保证实时性的前提下，对水面现象进行方便快捷的精确描述，所以成为了目前水面模拟的主流方法。但是现阶段基于波的分析的方法方面的研究，都集中在对水表面模型的模拟，而忽略了对水面真实感效果用重大影响的光影特效的研究。
　　 本文在前人所做工作的基础上，成功的结合了光影特效，说明可以用较少数量的正弦波叠加来近似的生成水面，再通过光影特效的加入，也可以达到非常真实的效果。水面的模拟算法用正弦波的叠加来形成表面模拟的函数，通过周期波的叠加创建动态的平铺凹凸贴图，最后得到水面模拟的效果。然后对光影特效进行了研究和实现。算法利用了GPU，对水面进行了光照模型的设计。包括水表面各顶点的光强度计算法则的设定，成功模拟了光反射效果。实验结果实现了有光照的湖面效果，具有较高的真实感。