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交互式实时水面渲染


□ 吴 磊 陈雷霆 何明耘

  摘 要:介绍了一种利用可编程图形硬件来实现水面实时渲染的方法。该渲染过程分为两个阶段,即水面建模和光照实现。通过当前图形硬件新提供的顶点纹理技术来对水面进行建模,并结合环境纹理映射技术和二维纹理映射技术实现了水面上的反射与折射等光照现象。实验证明,该方法大大提高了渲染速度,增强了水面渲染的交互性和实时性。
  关键词:水面渲染; 顶点纹理; 环境纹理映射; 二维纹理映射; 交互性; 实时性
  中图分类号:TP391.9 文献标志码:A 文章编号:1001-3695(2008)08-2387-03
  
  Interactive real-time water rendering
  WU Lei, CHEN Lei-ting, HE Ming-yun
  (School of Computer Science & Engineering, University of Electronic Science & Technology of China, Chengdu 610054, China)
  Abstract:This paper presented a way supported by programmable graphics hardware to render water in real-time. The rende-ring process included two stages: water surface modeling and illumination simulation. It took advantage of the vertex texture to model the water surface and simulated the reflection, refraction with environment texture mapping and texture mapping. The experiment proves that it can improve the efficiency of rendering.
  Key words:water rendering; vertex texture; environment texture mapping; texture mapping; interactive capability; real-time capability
  
  水面在计算机模拟中相当的普遍,尤其是在游戏当中,它们是能够显著提高场景真实度级别的重要元素。但是能真实地描述它们却是一个很困难的问题,原因在于光线与水面的交互作用,会带来很高的视觉复杂度。在非实时渲染中,由于没有时间和效率上的考虑,人们能够顾及到各种因素对水面的影响,提出了许多水面渲染模型并成功地将它们投入到了商业应用中。Jerry Tessendorf[1]就成功地利用了FFT技术结合海洋学的统计数据,采用Pierson-Moscowitz谱模型实现了对大场景水面的模拟,并将其运用到了《泰坦尼克》《水世界》等好莱坞电影的特效制作中,取得了巨大的成功。但是,由计算机图形硬件的限制,对于实时渲染水面一直不够理想。尤其在游戏当中通常都是采用多重纹理来作一种近似地模拟,虽然交互性能得到很好的满足,但是渲染的真实感较差,远不能满足人们对真实感的需要。本文采用的方法是利用顶点纹理对以前的水面渲染技术进行有效简化,使其在渲染效率和质量上达到一个良好的平衡,并将其运用到实时模拟当中。 ......
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