基于动态纹理和投影贴图技术的水刻蚀效果仿真

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1、第2O卷第9期计算机技术与发展V01．20No．92010年9月COMPUTERTECHNOLOGYANDDEVELOPMENTSCp．2010基于动态纹理和投影贴图技术的水刻蚀效果仿真付浩生，李文庆，张涛，陈戈(中国海洋大学信息科学与工程学院，山东青岛266100)摘要：水刻蚀效果作为一种常见的自然现象，而通常基于物理原理进行实时计算的水刻蚀效果模拟方法存在计算量大及逼真度不够等同题，在虚拟现实及游戏场景中很少使用。文中提出了一种基于动态纹理和投影贴图技术的水刻蚀效果模拟方法。用投影贴图技术把

2、预先生成的经过精心处理的水刻蚀纹理投影在场景中，再以动态纹理技术定时替换光影贴图。省去了对反射和折射光线的实时计算，有效地提高了场景的真实度与实时性。同时，还可以灵活设置投影区域及光影效果，生成的光影效果可投射在运动的物体表面上。实际项目应用表明，该方法在大规模场景模拟效果令人满意。关键词：水刻蚀；动态纹理；投影贴图；仿真中图分类号：TP391+41文献标识码：A文章编号：1673—629X(2010)09—0014—05CausticEffectSimulationBasedonDynamic

3、TextureandProjectionTextureTechnologyFUHao-sheng，LIWen-qing，ZHANGTao，CHENGe(C0UegeofInformationScience&Engineering，OceanUniversityofChina，Qingdao266100，China)Abstract：Causticeffeccisao0IT1m。nnaturalphenomenon．Forcausticsimulationbasedonreal—timecompu

4、tationhavemanyproblems，suchast_me—c0umingcalctrlation，lackofreal—timeandverisimilitude，etc．Thismethodisrarelyusedinvirtualrealityandgamescenar。s．Anewsimulationtechniquebasedondynamictextureandprojectiontexturewas郇∞ed．Withthismethod，lightingeffectsisp

5、r0jected幻theobjectsinthescene，thecalculationquantityandcomplexityarereduced．Atthessmetime，youcanalsoeh~gethelight_ingefectbyusingdifferenttextures．Theactualprojectapplicationshowthatthemethodgreatlyimpmvedtheverisimilitudeofcausticsimulationanditcanb

6、eusedinlargescalescenesimulation．Keywords：caustic；dynamictexture；projectiontexturc；simulationO引言Out=J，l一2**J．rl*在计算机图形学领域，对水刻蚀效果的仿真一直在上式中为人光线，Out为出射光线，N为反是一个热门话题。水刻蚀是一种很常见的自然现象。射光线的单位法向量。光线的折射遵从Snell折射定夏日里，在山问的小溪，常常会看到清澈的水底一囤圈律，计算如下：随着水面舞动而又变幻无穷的美丽花纹

7、，这就是水刻lsinOl[z2sinOz蚀现象。水刻蚀效果可以大大增强虚拟现实或游戏场空气对光的折射率，2为水对光的折射率，e1景的沉浸感，给用户带来极其美妙的视觉体验。它产为入射角，2为出射角。为人射光线，J7v为人射光线生的原理并不复杂：太阳光照射在水面上经水面折射的单位法向量，Out为出射光线，这三个向量是共面与反射，一部分光在水底会聚起来，形成耀斑，当水面的。反射与折射的示意图如图1、图2所示。波动时，耀斑随之变幻，把一个凸透镜放在太阳下也会形成这种耀斑。从物理角度讲，光线的反射遵从反射

8、定律，即：收稿曰期：2009—12—19；修回日期：2010—04—09基金项目：圃家自然科学基金(40971207)作者简介：付浩生(1984一)，男，硕士研究生，研究方向为计算机图形学，虚拟现实技术；陈戈，博士生导师，研究方向为海洋遥感与海洋地理信息系统，虚拟现实技术。图1反射的计算第9期付浩生等：基于动态纹理和投影贴图技术的水刻蚀效果仿真·l5·，这与事实不符，从而导致对水刻蚀模拟的真实度不够。因此在现实中这种方法很少使用。St8m等r1n]用波理论同时模拟水波，用贴图模拟刻蚀刻蚀效果，但