虚拟现实技术是一项崭新的综合性信息技术,它融合了多种信息技术的最新发展成果,为人们创建和体验虚拟世界提供了强有力的支持,并广泛应用到各个领域,如飞行模拟、游戏、虚拟城市和军事演习等,而动态水面场景是虚拟现实中一个重要的组成部分。本课题是为苏州某管理部门开发的“虚拟太湖水域”项目中的一个子课题,主要内容是在PC平台上模拟出包括湖面波浪、光线反射、折射效果在内的真实感水面效果。针对上述需要,本文在研究有关动态水面现有文献的基础上,将太湖水域分为大型水域(太湖湖面)和小型水域(太湖周围的水塘等),在模拟过程中分别采用了不同的建模算法和渲染算法。对大型水域(太湖湖面),以改进了的Perlin噪声作为高度场的激励源,依靠噪声的平滑特性模拟太湖湖面连续动荡变化的效果,将Johanson[1]的投影网格法用于湖面建模,利用顶点着色器和像素着色器(基于GPU的编程)强大的图形处理功能,实现了基于GPU(图形处理器)的顶点处理方案,比较真实地模拟了太湖湖面波浪。对小型水域(水塘等),通过二维波动方程描述水波运动,运用显式有限差分法和可编程GPU技术实现了方程求解,模拟了雨滴落入水面后,水面波动的现象,在实时性和真实感上均取得了比较好的效果。在动态水面渲染中,采用一维纹理( 256×1)映射费涅尔系数(Fresnel Term),然后运用费涅尔系数对折射和反射进行调节,模拟了折射和反射的效果;同时利用局部反射的alpha通道对全局反射和太阳光的反射进行调节,模拟了波光粼粼的湖面景象。通过实验,在普通PC平台上比较真实地模拟了实时动态水面场景。