面向海洋虛擬現(xiàn)實(shí)和可視化渲染引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、21世紀(jì)是海洋世紀(jì),隨著經(jīng)濟(jì)全球化和新科技革命的興起,作為應(yīng)對海洋問題有效工具之一的海洋信息技術(shù)近年來得到了飛速發(fā)展。三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其獨(dú)特的沉浸感、想象力和交互性在海洋環(huán)境與海洋生命仿真中顯示出強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。同時(shí),發(fā)展海洋信息多維可視化,利用科學(xué)計(jì)算可視化的理論、技術(shù)與方法對海洋進(jìn)行全方位直接觀察、研究和探索,是當(dāng)前我國建立“數(shù)字海洋”系統(tǒng)中急需面對的核心問題之一。海洋虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化日益成為海洋信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的

2、重要領(lǐng)域,因此專門面向海洋虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化渲染引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文針對海洋科研領(lǐng)域中的需要,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了專門面向海洋虛擬現(xiàn)實(shí)與多維可視化的VV-Ocean三維渲染引擎,并根據(jù)研究成果在自主研發(fā)的海洋虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化VV-Ocean平臺(tái)中進(jìn)行海洋虛擬現(xiàn)實(shí)功能模塊與多維數(shù)據(jù)可視化功能模塊的集成與應(yīng)用。論文的主要工作以及取得的研究成果如下:
　　1.VV-Ocean三維渲染引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　設(shè)計(jì)

3、一個(gè)專門面向海洋虛擬現(xiàn)實(shí)和可視化的渲染引擎,支持對三維真實(shí)場景的仿真繪制,支持對復(fù)雜多變的不同海洋數(shù)據(jù)的可視化繪制。以類型池統(tǒng)一規(guī)范管理數(shù)據(jù),基于GPU以統(tǒng)一的可編程圖形流水線替代固定的圖形流水線,以此來最大限度的提高用戶仿真體驗(yàn)與渲染效率。
　　2.VV-Ocean平臺(tái)中海洋虛擬現(xiàn)實(shí)功能模塊的添加
　　在三維渲染引擎基礎(chǔ)之上搭建海洋虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境,主要包括對3DS格式建筑模型文件的渲染、骨骼動(dòng)畫功能的支持,水面特效的實(shí)現(xiàn)和全

4、球真實(shí)場景中局部水面的繪制,以及基于粒子系統(tǒng)的霧效和水下氣泡仿真功能的實(shí)現(xiàn)。
　　3.VV-Ocean平臺(tái)中海洋數(shù)據(jù)多維可視化模塊添加。
　　對海陸地形進(jìn)行二維可視化,通過對DEM地形數(shù)據(jù)分層設(shè)色實(shí)現(xiàn)數(shù)字地貌暈渲圖的渲染;基于真實(shí)海平面高度異常數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全球海平面高度異?？梢暬?并分析其與大洋環(huán)流之間的內(nèi)在聯(lián)系;在渲染引擎基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)其他海洋標(biāo)量場、矢量場的可視化功能。
　　本文實(shí)現(xiàn)了面向海洋虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化的三維渲染引