随着时代的不断变化,虚拟现实技术的要求也越来越高,从2D技术逐步完善至3D仿真技术,对自然景物的模拟也紧跟着对我们提出更高的挑战。从地面虚拟现实变化到海洋的虚拟现实,从平面变化到了更具真实感的球面。我们的地球基本70%的面积由海洋覆盖,海洋真实感渲染一直是仿真和虚拟现实领域的研究热点与难点问题之一。随着目前计算机软硬件技术不断的革新,海洋的虚拟现实要求也变得越来越高,实时性,真实感成为了现代海洋仿真技术的研究重点。海洋的虚拟现实模拟在海洋渔业发展、海洋气候研究等方面具有重要意义,在电视电影、游戏仿真等商业娱乐方向同样作用广泛,更特殊的是其在现代化军事作战指挥系统中的重要应用。但是目前国内外对于海洋渲染的研究大都集中在小范围内的平面建模渲染,而有关数字地球的大规模真实感海洋渲染的建模与绘制技术则显得零星单薄。本课题研究的内容便是基于数字星球的大规模真实感球形海洋的建模与绘制,实现一个可以从多个视点观察的3D数字星球的球形海洋部分。本文的主要研究内容如下:1.引入数字地球概念,对球形地形建模,实现多分辨率的球形网格,采用多分辨率的卫星地图照片对网格进行贴图,以实现一个数字星球。2.研究学习目前常见的海浪建模理论与绘制技术,分析理解各个理论的优缺点以及相对应的使用范围。在数字星球的基础上进行海浪建模,为模拟波浪的实时波动,以柏林噪音技术为出发点进行研究与改进,使该海浪建模技术突破平面建模的局限性,达到适用于数字球形海洋的海浪建模绘制。3.在完成几何真实感建模的基础上进行光学真实感建模,首先通过对当前主流光照模型的研究与介绍,理解光照模型原理。实现远距离海洋静态贴图,中距离海洋动态贴图和简易光照模拟,以及近距离海洋的光照、折射反射、焦散等效果,模拟绘制具有不同细节层次的更具有真实感的海洋效果。4.介绍本论文实现的基于数字星球的海面建模与绘制的系统设计平台以及架构,探讨该研究方向值得深入的理论与技术。