基于Google O3D的湖泊水域自然場景模擬技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一項綜合性高新信息技術(shù)，它融合了多種信息技術(shù)的最新發(fā)展成果，為人們創(chuàng)建和體驗虛擬世界提供了強有力的支持，并廣泛應用到各個領(lǐng)域，如景區(qū)景點宣傳、商品與文物展示、飛行模擬、游戲、虛擬城市和軍事演習等，其中自然環(huán)境虛擬是虛擬現(xiàn)實技術(shù)重要的應用領(lǐng)域，而動態(tài)水面場景是自然環(huán)境虛擬的一個重要組成部分。本研究是“濕地生態(tài)環(huán)境可視化”科學研究中的一個部分，主要內(nèi)容是模擬出基于Google O3D的湖泊水域虛擬自然場景，包括動態(tài)湖面水波的模

2、擬、局部反射效果的模擬、折射效果的模擬及樹木特效的模擬，努力呈現(xiàn)出一個真實感較強的湖泊水域虛擬場景。
　　 根據(jù)上述需求，本文在研究實現(xiàn)湖泊水域虛擬場景時，重點模擬了動態(tài)湖面水波的生成，以改進了的Perlin噪聲生成高度場模擬水面，依靠噪聲的平滑特性模擬湖面連續(xù)動蕩變化的效果，利用頂點著色器和像素著色器（基于GPU的編程）強大的圖形處理能力加速動態(tài)水面及樹木特效的繪制，采用渲染到紋理技術(shù)，對部分場景再生成局部反射紋理及折射紋理，

3、用頂點渲染器對水面網(wǎng)格頂點做頂點變換及生成局部反射紋理坐標和折射紋理坐標，在像素渲染器內(nèi)對法向量計算光照，采用一維紋理（256×1）映射費涅爾系數(shù)（Fresnel Term），然后運用費涅爾系數(shù)對折射紋理顏色和反射紋理顏色進行調(diào)節(jié)，模擬了折射和反射的效果；同時利用局部反射的alpha通道對全局反射和前面融合的顏色進行調(diào)節(jié)，模擬了波光粼粼的湖面景象。對于岸上大量樹木的模擬采用了實例化技術(shù)、廣告板技術(shù)（Billboard）、替身（impos