基于投影網(wǎng)格算法的海面波浪模擬

彭 晶，陸 曉，李 暉

武漢工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430205

隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛速發(fā)展，三維海面波浪場(chǎng)景模擬技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用到各種領(lǐng)域，例如游戲開(kāi)發(fā)、影視業(yè)等，研究具有真實(shí)感的海洋波浪模型已迫在眉睫。不少國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究。海面建模方面，Johanson［1］首次提出投影網(wǎng)格的算法，投影網(wǎng)格算法是一種依賴于觀察者的視覺(jué)習(xí)慣的算法，離觀察者遠(yuǎn)的網(wǎng)格比較稀疏；反之，則比較細(xì)密。王強(qiáng)［2］在三維海面可視化仿真技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)中采用多級(jí)細(xì)節(jié)層次（Levels of Detail，LOD）網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)無(wú)窮大的海面，利用快速傅里葉變換的周期性得到了海浪高度場(chǎng)。王艷芬等［3］在一種優(yōu)化的投影網(wǎng)格海面實(shí)時(shí)繪制方法中提出了屏幕空間的網(wǎng)格自適應(yīng)方法，模擬了精細(xì)化的海面。顧大權(quán)等［4］在基于網(wǎng)格投影的Phillips譜真實(shí)感海浪仿真模擬一文中構(gòu)建了一種基于投影網(wǎng)格上的Phillips譜海浪。總的來(lái)說(shuō)，LOD網(wǎng)格算法可以減少海面三角面片的數(shù)量，達(dá)到感官上的良好效果，是現(xiàn)在研究的熱門話題。海面高度場(chǎng)建模方面，各研究人員關(guān)注的重點(diǎn)各異，有的追求真實(shí)感，有的追求時(shí)效性，其關(guān)注的重點(diǎn)不同所以采用的算法也都各有千秋。Fournier 和 Reeves［5］使用 Gerstner 模型簡(jiǎn)單的來(lái)描繪水波表面，但是這種方法的計(jì)算效率低而且模擬的水面不夠逼真。Tessendorf［6］采用快速傅里葉變換（fast Fourier transform，F(xiàn)FT）反演海浪譜，快速生成海面高度場(chǎng)，提升了模擬效果的真實(shí)感。熊艷飛等［7］在基于海浪譜模型……