游戲引擎中實(shí)時(shí)廣域流體渲染研究和應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，隨著游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于實(shí)時(shí)渲染的真實(shí)感、場(chǎng)景的復(fù)雜度不斷提出更高的要求。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)的圖形硬件處理能力也有了巨大的發(fā)展，尤其是支持可編程渲染管線GPU的推出使得PC機(jī)的圖形處理能力獲得了質(zhì)的飛躍。這使得用戶(hù)對(duì)于渲染的真實(shí)感和實(shí)時(shí)性的要求不斷提高。而對(duì)覆蓋有流體的地形表面進(jìn)行有效地處理能夠大大地提高視覺(jué)真實(shí)感。水面模擬就是其中一個(gè)重要部分。但是，目前已有的水面渲染算法普遍存在計(jì)算量龐大，耗時(shí)久，實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等缺點(diǎn)

2、。 本文首先系統(tǒng)地分析和總結(jié)了現(xiàn)在的一些水面渲染技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合最新圖形加速硬件特征，以渲染效果和渲染效率達(dá)到良好平衡為目的，對(duì)目前典型的水面模擬算法進(jìn)行合理優(yōu)化。該優(yōu)化以?xún)蓚€(gè)主線進(jìn)行：一是通過(guò)多張高度場(chǎng)紋理圖混合簡(jiǎn)化實(shí)時(shí)水面網(wǎng)格模型的計(jì)算量，以及利用GPU強(qiáng)大的并行計(jì)算能力求解波動(dòng)方程。二是針對(duì)網(wǎng)格頂點(diǎn)光照計(jì)算優(yōu)化，基本策略是將以前放置在CPU上完成的復(fù)雜計(jì)算通過(guò)GPU的相關(guān)硬件特性進(jìn)行替換，如環(huán)境紋理映射等，較為真實(shí)地

3、模擬了水面上發(fā)生的折射和反射等光學(xué)現(xiàn)象。該算法最終有效地運(yùn)用到游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng)中，實(shí)驗(yàn)證明該算法可行。 另一方面，對(duì)水面漂浮物體與水面的交互運(yùn)動(dòng)模擬也是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)。漂浮物體在水面浮力作用下其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化比較復(fù)雜。目前有兩種計(jì)算方式，一種是將浮力計(jì)算指定在剛體外表面的一些特殊點(diǎn)上，并假設(shè)小區(qū)域表面面積歸結(jié)到這些點(diǎn)上；另一種是在剛體中填入一些規(guī)則幾何體，然后分別計(jì)算它們的浮力。這兩種方法都存在一個(gè)問(wèn)題，就是對(duì)外形