[發明專利]實時模擬動態水體縮略模型的方法及系統

有效

• 申請號: 202010134580.9
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111429558B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 鐘穎;唐存琛
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/06;G06T17/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明公開了一種實時模擬動態水體縮略模型的方法及系統，方法包括：修改確定的水體縮略模型的基礎形態，使水體縮略模型的上表面與側面交界線處布線均勻、頂點數量和頂點位置一致。將水體縮略模型的上表面與側面分離；將側面模型與上表面模型交界線處的頂點寫入頂點信息；將上表面模型中不同波浪振幅的范圍內的頂點寫入與波浪振幅有關的頂點信息，將上表面模型中不同光照的范圍內頂點寫入與光照有關的頂點信息；對上表面模型進行實時動態水體模擬；對側面模型進行實時動態水體模擬，根據頂點信息同步模擬側面模型與上表面模型交界處的動態水體；實時模擬動態水體縮略模型的水下物體。本發明模擬出的水體形態更真實、更美觀。

技術領域

本發明屬于計算機圖形處理技術領域，尤其涉及一種實時模擬動態水體縮略模型的方法及系統。

背景技術

渲染(Render)在計算機圖形處理技術中是由模型生成圖像畫面或視頻的過程。模型是指用語言或者數據結構進行嚴格定義的三維物體或虛擬場景的描述，它包括幾何、視點、紋理、照明和陰影等信息。圖像是數字圖像或者位圖圖像，視頻是指連續幀的圖像組成的動態影像。

三維計算機圖形的的渲染主要分為離線渲染(Offline rendering)和實時渲染(Real-time rendering)。離線渲染的計算量大、計算強度高，需要消耗大量硬件資源，通常用于電影制作；實時渲染通常用于3D視頻游戲，通過圖形處理器(GPU)完成這個渲染過程。

渲染流水線的工作是從一個人眼看不懂的只含頂點數據和紋理等信息的三維場景出發，生成一張或多張人眼能看懂的二維圖像。一般來說現在的渲染流水線分為三個階段：應用(Application)階段，幾何(Geometry)階段，光柵化(Rasterizer)階段。幾何階段的Vertex Shader是對頂點數據編程的一段程序，主要用于坐標變換和逐頂點光照，并且為后續流水線階段的處理提供所需要的數據。光柵化階段的Fragment Shader主要是對像素數據編程的一段程序，用來描述如何從三角網格生成像素片段。

立體透視模型(Diorama)又稱為縮略模型，原意是指一種三維等大或微縮模型，特征之一在于細致描繪了模型截面特征。隨著三維視頻游戲的普及，游戲的品類和數量廣泛增加，其中就涉及到含有水的縮略模型的模擬，亟需一種方法來模擬這種縮略模型中的實時動態水效果。

隨著三維視頻游戲的流行，大眾對游戲畫面品質和內容的豐富程度的要求越來越高。其中就涉及到含有水側面的水縮略模型的模擬，以前在游戲中很少涉及這一特殊形態的模擬，而如今亟需一種方法來模擬這種縮略模型中的實時動態水效果。含有水側面的水體作為一種特殊水體形態，原先在三維視頻游戲中需求極少，但是隨著技術進步和審美提高，這種水體的需求開始增多；現有的方法只關注水的上表面，忽略了水的側面，對水側面不做特殊處理，因此側面不具備水的表現特性，導致水縮略模型整體表現不佳，例如側面不具有折射效果，例如側面會受到上表面邊緣頂點的法線信息干擾，在視角和光照方向變化時，有突兀的帶狀高光反射，從而破壞了水側面的真實感等。

發明內容

本發明的目的是提供一種實時模擬動態水體縮略模型的方法，該方法能夠實現水體縮略模型的水側面(截面)效果，針對水體縮略模型這種含有水側面的水體提出了一套完整實現方法。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

提供一種實時模擬動態水體縮略模型的方法，包括以下步驟：

步驟1：修改確定的水體縮略模型的基礎形態，使水體縮略模型的上表面與側面交界線處布線均勻、頂點數量和頂點位置一致。

步驟2：將水體縮略模型的上表面與側面分離，得到上表面模型和側面模型；

步驟3：將側面模型與上表面模型交界線處的頂點寫入頂點信息；

步驟4：將上表面模型中需要不同波浪振幅的范圍內的頂點寫入與波浪振幅有關的頂點信息，將上表面模型中需要不同光照的范圍內頂點寫入與光照有關的頂點信息；