生成多層霧化效果技術(shù)的研究.pdf

1、霧化效果是三維仿真系統(tǒng)中不可缺少的一部分。它從自然現(xiàn)象中衍生而來(lái)，模擬真實(shí)系統(tǒng)中物體被霧遮擋的的視覺效果。自其誕生以來(lái)，霧化效果的生成一直被圖形硬件廠商視為一項(xiàng)重大問題，并在OpenGL架構(gòu)審查委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。至今，各種三維開發(fā)平臺(tái)無(wú)不支持霧化效果。在各類開發(fā)文檔中，霧化效果也占據(jù)相當(dāng)?shù)钠?。我們?duì)霧化效果的研究，可以為三維仿真中的霧化效果提供依據(jù)和指導(dǎo)，明確當(dāng)前霧化技術(shù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上作出改進(jìn)。 當(dāng)前

2、的霧化效果主要有以下兩個(gè)發(fā)展方向，一種是利用霧濃度變化的簡(jiǎn)單近似數(shù)學(xué)公式，對(duì)被霧遮擋的多邊形頂點(diǎn)或像素進(jìn)行顏色混合計(jì)算。生成三維圖形時(shí)，OpenGL在操作流水線中對(duì)多邊形頂點(diǎn)進(jìn)行顏色計(jì)算，插值得到像素顏色，將其和霧顏色進(jìn)行混合，形成物體表面被霧遮蔽的效果。OpenGL不僅提供了霧生成的基本功能，也提供了著色器編程接口。著色器處于OpenGL處理流水線中，取得運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)非常方便，便于我們根據(jù)運(yùn)行狀況進(jìn)行繪制。此外人們還采用材質(zhì)混合等多種方

3、法來(lái)實(shí)現(xiàn)霧的混合效果。另一個(gè)方向是實(shí)時(shí)模擬，根據(jù)流體力學(xué)等公式，在其中適當(dāng)加入渦流等隨機(jī)因素以及外部作用的影響，進(jìn)行去噪平滑等運(yùn)算，建立霧的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過大量的計(jì)算，最后采用粒子系統(tǒng)來(lái)展現(xiàn)該數(shù)學(xué)模型，模擬霧的生成。該方法生成的霧真實(shí)感非常強(qiáng)，但是計(jì)算量很大，超越了當(dāng)前的CPU計(jì)算能力，導(dǎo)致實(shí)時(shí)性比較差。該問題可以通過CPU性能的不斷提升，或者簡(jiǎn)化方程來(lái)解決。 本論文中討論的霧效果生成技術(shù)，主要是基于多邊形頂點(diǎn)和像素的霧效果的生成

4、。首先描述了近距離霧效果系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)結(jié)合了全局霧坐標(biāo)和近距離距離霧的效果，主要通過著色器處理加以實(shí)現(xiàn)。其次，通過對(duì)一種基于多邊形頂點(diǎn)的容積霧的生成算法的研究，改進(jìn)了該算法，在此算法的基礎(chǔ)上，引入了立方體容積霧的生成方法。然后采用著色器語(yǔ)言重寫了該算法，以得到較快的運(yùn)算速度。在著色器處理中，使用red，green，blue通道進(jìn)行 W 深度的保存，簡(jiǎn)化了容積霧濃度運(yùn)算。對(duì)于基于像素的容積霧生成，本論文討論了多層異質(zhì)容積霧間的混合問題