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现代虚拟现实技术起源于上个世纪六十年代,然而多年以前,虚拟现实技术一直作为一项高端技术应用于工业设计,航空航天,军事领域等,并没有对我们日常生活带来太大的影响。近十年来,硬件技术迅速发展,计算机得以普及,虚拟现实技术逐渐向民有领域渗透,对人们日常生活产生了巨大影响,作为虚拟现实技术的一个分支运行于PC上的桌面式虚拟现实系统将虚拟现实技术拓展到影视,娱乐,教育等日常生活中。基于PC的桌面式虚拟现实系统通常与用户短距离接触,具有良好的实时性与真实性才能让用户获得良好体验,以达到“虚拟现实”的效果。
本论文以海洋场景模拟为主要研究对象,专注于虚拟现实系统中的“实时性”与“真实性”,介绍笔者在相关领域的一些研究成。并重点对以下几个方面进行详细讨论:
1.对于鱼类的仿真:将鱼类分为两大类,鱼群与单个鱼,鱼群通常有成百上千条鱼组成,用户通常关注整体形态,而不是鱼群中的每条鱼。我们采用面片鱼对其进行仿真,以达到良好的实时性。对于一些需要表现细节的鱼,我们采用骨骼动画对其进行仿真。
2.水刻蚀效果的仿真:水刻蚀是一种复杂的物理过程,按其物理原理进行仿真通常达不到实时性的要求,在这里我们采用动态纹理和投影贴图技术对其进行仿真。
3.对于海底汽泡的仿真:构建了一个通用的粒子系统,根据汽泡在海底形态及受力情况对其进行仿真。
4.海浪仿真:目前对海浪仿真主要使用正弦函数及傅立叶变换对其进行数学建模,都要进行大量的运算,在大场景中常常达不到实时性的要求。在这里,我们采用高度图对作为其高度数据的来源,计算量大大减少,此外,还有一个优点,针对不同天气海浪仿真,我们只要更换不同的高度图即可,而传统方法却需要重新对其构建数学物理模型。
本文通过以上几方面的研究,对虚拟现实海洋场景的模拟进行了新的尝试,实现了虚拟现实与海洋动漫平台的结合。研究方法可以运用于对其它场景的仿真。