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《探索航海模擬器中基于gpu的海洋場景真實感繪制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、大連海事大學博士學位論文航海模擬器中基于GPU的海洋場景真實感繪制姓名：任鴻翔申請學位級別：博士專業(yè)：交通信息工程及控制指導教師：金一丞20090301中文摘要摘要隨著高性能微機的持續(xù)更新?lián)Q代、GPU可編程能力的大幅度提高以及計算機圖形技術的飛速發(fā)展，用戶對航海模擬器的功能及虛擬環(huán)境提出了更高的要求。為了提高航海模擬器視景系統(tǒng)的實時性和真實感，本文對GPU技術、海浪真實感繪制算法、海上溢油三維可視化算法等進行了研究，所做的工作主要包括：1．基于GPU開發(fā)仿真系統(tǒng)中的三維場景已逐漸成為計算機圖形學領域關注的熱點。本文對
2、GPU的關鍵技術、高級繪制語言進行了闡述，對GPU編程的優(yōu)勢、特點進行了分析，對GPU在計算機圖形學領域中的應用進行了綜述。2．科學、實時、逼真地繪制海浪對航海模擬器視景系統(tǒng)十分重要。本文在分析現(xiàn)有波浪理論的基礎上，針對航海模擬器的實際需求，采用基于統(tǒng)計和譜的方法，利用GPU技術對海浪的繪制算法進行研究，提出了一套完整的大規(guī)模海浪場景真實感繪制算法。首先給出同心圓網(wǎng)格模型構建海浪表面，更合理地實現(xiàn)了LOD，保證了海浪繪制的實時性；采用基于GPU的FFT方法生成符合Phillips譜的海浪高度圖；利用頂點紋理獲取技術采
3、樣多次平鋪的高度圖，得到網(wǎng)格頂點的高度，用網(wǎng)格構建出了海浪的幾何形狀；而后模擬了Choppy波，減輕了磁磚效應，實現(xiàn)了海浪與船舶的相對運動；最后模擬了海面的反射效果、折射效果以及海浪中的浪花效果。3．海上溢油三維可視化尚未見比較好的實現(xiàn)方法。本文對海上溢油可視化的相關理論和技術進行了分析，在海浪真實感繪制算法的基礎上，提出了實現(xiàn)海上溢油三維可視化的方法。首先將較短時間尺度內的點源瞬時溢油過程分為油膜自身擴展和油膜漂移擴散兩個階段，分別選取橢圓模型和油粒子模型計算各階段的溢油軌跡：采用粒子系統(tǒng)方法實現(xiàn)油粒子模型；利用平
4、面折射技術將軌跡模擬結果轉化為溢油發(fā)展變化的紋理圖，再在GPU的片元著色器中通過投影紋理坐標訪問該紋理，從而模擬和再現(xiàn)了海上溢油的三維場景。中文摘要4。場景數(shù)據(jù)庫建模和管理的好壞直接關系到場景數(shù)據(jù)庫的繪制效率。本文通過對場景數(shù)據(jù)庫的樹形層次結構及繪制過程的分析，提出了采用空間和邏輯相結合的結構組織數(shù)據(jù)庫，同時對場景數(shù)據(jù)庫中節(jié)點的尺寸和數(shù)量、LOD的結構、狀態(tài)改變等技術做了詳細討論，這些技術有助于提高場景數(shù)據(jù)庫的繪制效率。本文選用OSG作為航海模擬器視景系統(tǒng)的管理平臺，對OSG的場景圖進行了重點分析，并利用場景圖的強大
5、功能來管理和顯示航海模擬器的場景。關鍵詞：航海模擬器；圖形處理器；海浪；海上溢油；場景數(shù)據(jù)庫英文摘要RealisticSceneRenderingofOceanBasedonGPUinMarineSimulatorAbstractWitllthecontinuousupdatingofhighperformancecomputer,thegreatimprovementofGPUprogrammabilityandtherapiddevelopmentofthecompmergraphicstechnology,us
6、ershavehigherrequirementsonsimulationfunctionandit’Svirtualoperatingenvironmentofmarinesimulator．Toimprovethereal—timecapabilityandrealismofvisualsyStern，thedissertationmainlystudiesGPUtechnology，realisticrenderingofoceanwaveand3Dvisualizationofmarineoilspill．T
7、hemainlycontributionsofthisdissertationare：1．Developing3DvisualsystemforsimulationsystembasedonGPUhasgraduallybecomeafocusincomputergraphics．Inthedissertation，thekeytechnologiesandhi曲一levelrenderinglanguagesofGPUarediscussed，theadvantagesandfeaturesofGPUprogram
8、aleanalyzed，andtheapplicationsofGPUincomputergraphicsarereviewed．2．Torenderoceanwavescientifically,rapidlyandrealisticallyisanimportantaspectinmarinesimulator．Accordingtothe
