基于屏幕空间的海洋仿真的研究与实现.pdf

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1、2015年2月计算机工程与设计Feb．2015第36卷第2期COMPUTERENGINEERINGANDDESIGNV01．36No．2基于屏幕空问的海洋仿真的研究与实现胡雄俊，杨红雨，万宇。(1．四川大学计算机学院，四川成都610065；2．四川大学视觉合成图形图像技术国家重点学科实验室，四川成都610065；3．四川川大智胜软件股份有限公司研究院飞行模拟机部，四川成都610065)摘要：针对海洋模拟仿真中真实性和实时性难以均衡的难题，提出一种基于频谱统计模型和Perlin噪声模型对海浪建模，应用快速傅里叶变换(FFr)生成高度场并与Perlin噪声高度场线性混合的方法。把在屏幕空间生成

2、的高度场网格点通过算法投射到世界空间生成合适的网格，利用统一计算设备架构(cUDA)高效的并行计算能力把复杂的模型数据转移到图形处理器(GPU)中进行处理。实验结果表明，该方法在保持场景真实性的同时，有效降低了计算复杂度，提高了绘制实时性。关键词：海洋模拟；频谱统计；Perlin噪声；高度场；屏幕空间中图法分类号：TP391．9文献标识号：A文章编号：1000—7024(2015)02—0452—06doi：10．16208／j．issnl000—7024．2015．02．033Researchandimplementationofscreenspacebasedoceansimulati

3、onHUXiong-jun，YANGHong-yu，WANYu。(1．CollegeofComputerScience，SichuanUniversity，Chengdu610065，China；2．NationalKeyLaboratoryofFundamentalScienceonSyntheticVision，SichuanUniversity，Chengdu610065，China；3．FlightSimulateDepartmentofResearchInstitute，SichuanUniversityWisesoftSoftwareLimitedCompany，Chengdu

4、610065，China)Abstract：Aimingattheproblemsofbalancingtheaestheticsandgraphicperformanceintheprocessofoceansimulation，thefor—marionmethodologytomodeloceanwavesbasedonPerlinnoisemodelsandspectralstatisticalmodelswasproposed，inwhichfastfouriertransform(FFT)wasappliedtogenerateheightfield，andthentheres

5、ultwasmixedwithPerlinnoiseheightfieldwithlinearblending．Viaalgorithmthosemeshpointswhichgeneratedinscreenspacewerepr~ectedtoworldspacetOcreateap—propriatedensemesh，simultaneouslytheefficientparallelcomputingpowerofthecomputeunifieddevicearchitecture(CUDA)wasusedtotransfercomplexmodeldatatOthegraph

6、icsprocessorunit(GPU)forprocessing．Theresultshowsthisapproachcanreducethecomputationalcomplexity，andimprovethereal-timeperformanceofrenderingwhilemaintainingsceneauthenticity．Keywords：oceansimulate；spectralstatistic；Perlinnoise；heightfield；screenspace一般分为线性叠加法和线性过滤法两种_2]。这种方法模拟0引言的海浪效果真实感强，但缺陷在于大量

7、的重复置换贴图会对海洋的模拟仿真第一步就是对海浪建模，目前主要在海洋远侧产生明显的瓷砖效应[3]。的建模方法可以分为4类[1]：基于几何模型、物理模型、基于Perlin噪声的海浪建模方法是通过不同频率的Perlin海浪频谱和Perlin噪声几种方法，现对后两者进行简单噪声构建一种特定的高度场用来模拟海浪。这种方法生成的介绍。海浪不会存在既定方向，随机性大，符合自然规律，有很好基于海浪频谱的建模具有直观真实的特点，海浪谱是