在c#中结合LOD技术实现海浪模拟

利用海浪P-M频谱及SWOP方向函数计算得到的不同频率、方向角、振幅的组成波,线性叠加生成海面高度场.通过OpenGL的顶点数组结合细节层次(LOD)技术,建立海面网格,应用光照和纹理映射的渲染,在基于.net平台上使用C#与OpenGL结合进行海浪建模和仿真,实现深海区域的海浪模拟.     

基于频谱的海浪实时模拟

基于海浪谱皮尔逊—莫斯科维奇谱(P-M谱),提出了一种新的海浪实时模拟方法,该方法考虑了海水深度对波形的影响,并通过纹理映射、材质设置、光照、色彩融合等渲染技术实现了海浪造型及动态显示实验表明该方法在波浪模拟的简易性、实时性与真实感方面均取得不错的效果,适合各种深度的海洋波浪模拟     

基于频谱的海浪实时模拟

基于海浪谱皮尔逊一莫斯科维奇谱(P-M谱),提出了一种新的海浪实时模拟方法,该方法考虑了海水深度对波形的影响,并通过纹理映射、材质设置、光照、色彩融合等渲染技术实现了海浪造型及动态显示.实验表明该方法在波浪模拟的简易性、实时性与真实感方面均取得不错的效果,适合各种深度的海洋波浪模拟.     

基于OpenGL的海底地形三维渲染方法

在海底地形的三维可视化表达中,三维颜色渐变渲染方法能够直观、方便地表达海底地形的起伏变化。本文分析比较了颜色模型与光照模型,提出基于HSL颜色模型的海底地形多色渐变渲染与配色方法,基于OpenGL进行了真实感光照模型的设置,并分析了影响光照效果的相关因素,最终实现了以海底数字高程模型为数据基础并叠加颜色及光照渲染真实感三维海底场景的建立。文中基于MFC平台进行了程序实现,并与常见海底地形成图软件的渲染效果进行了比较,对比结果证明本文所提出的渲染方法地形显示准确,渲染效果美观。     

基于OpenGL的三维图形真实感技术研究

本文在分析和研究OpenGL下实现三维真实感效果处理技术的基础上,通过读取STL文件数据,在场景中绘制三维物体模型,定义了光照模型、材质属性、视口大小、投影方式和纹理映射,从而实现了三维图形的真实感显示,并具有改变光照条件,设置渲染模式等功能.     

三维云场景的模拟

为了模拟逼真且实时的三维云场景,把云团看成是受太阳光照射的粒子集,采用基于粒子系统的技术对三维云模型进行构建。通过比较云粒子、太阳和视点三者的关系,引入光照散射函数对云进行渲染。对现有的多重前向散射光照模型进行了简化和改进,使用纹理映射和O penGL函数进行加速。实现了三维天空背景的实时漫游。仿真结果表明,生成的三维云场景既有较好的真实感,又具有良好的实时性。     

海浪自然光照场景的模拟

讨论了一种对海浪的平面图像通过分块分析，在虚拟现实系统中实现月光、黄昏等特殊自然光照场景的方法．通过对微浪、小浪、中浪和大浪图像特点的分析，针对微浪采用图像分割着色的方法，针对小浪采用了分块插值拼接的方法，解决了自然光照场景的问题．对中浪和大浪图像，给出了三维光照与纹理相结合的解决方法．     

基于虚拟现实技术的不规则海浪三维仿真

二维不规则长峰波海浪仿真在许多船舶控制系统的研究和设计中得到了广泛的应用，但它不能解决更为复杂的三维不规则短峰波海浪的仿真讲究和应用问题．为此讨论了二维不规则短峰波海浪的模型的建立，并在海浪谱分析的基础上进行了虚拟现实软件环境下海浪三维仿真研究，以及在VRML2．0语言下为了得到较为逼真的动态虚拟海浪场景模拟效果，提出了如何进行波面细化、颜色、光照和时间控制等处理的方法．     

虚拟场景中三维树的建模与仿真

树木是构建虚拟场景不可或缺的元素.针对传统的树木分形生成算法耗时长,计算复杂、不适合在构建实时动态的场景中使用的缺点,提出了一种通过构建树木的枝干模型,采用递归算法和OpenGL纹理映射的方法来渲染具有真实感的三维树木,并且可以利用各种成熟的诸如光照等技术做进一步的处理以适应各种需要.同时,为了从任意角度观察模型,通过构建OpenGL摄像机类,实现了三维树木不同视角下的三维漫游.试验结果表明,所述的原理方法稳定可行,所实现的效果符合三维可视化的要求.     

基于GPU的海面实时仿真的研究与实现

海面的仿真研究不仅在计算机图形学领域具有重要的意义,同时对于水力学、流体力学、波动力学、海洋学等都具有重要的实际意义.本文采用基于海洋统计和经验的模型,该模型采用大量正弦波的叠加来模拟海面,通过FFT合成一个类似海浪谱分布的高度场;通过实时纹理映射技术实现水面的反射和折射,从而增强水波动画的真实感;充分利用图形处理单元（Graphics Processing Unit,GPU）提供的可编程特性及强大的计算能力,用GPU来提高水面绘制速度,实现海面实时绘制.     

基于Gerstner波模型的海洋卷浪实时仿真

基于Gerstner波海浪模型,同时引入Perlin噪音扰动来构建出海浪的基本造型;采用一种基于梯度的波峰搜索算法,动态搜索到波峰网格点;采用超前预测的波峰生成算法生成一个卷曲的波峰曲面,将之替换原始的波峰曲面,得到不同情况下的大规模实时卷浪效果.     

Retrieval of ocean surface wind stress and drag coefficient from spaceborne SAR

A model for retrieval of wind stress and drag coefficient on the sea surface with the data measured by spacebome synthetic aperture radar (SAR) has been developed based on the SAR imaging mechanisms of ocean surface capillary waves and short gravity waves. This model consists of radiometric calibration, wind speed retrieval and wind stress and drag coefficient calculation. A Radarsat SAR image has been used to calculate wind stress and drag coeffi cient. Good results have been achieved.     

Real Time Simulation of Large Scale Ocean Surface near the Seashore

A new wave modeling method and a level of detail (LOD) scheme are proposed for ocean surface simulation in this paper.The modeling method describes ocean wave by modifying the sine wave,and gets wave direction at any position of ocean surface under any ocean floor conditions using wave num decomposition.LOD scheme is proposed based on quad-tree block,which simplifies the ocean surface regular mesh and realizes the real-time rendering of large-scale ocean surface.Experimental results show that these methods can get realistic effect and fast rendering speed,which are appropriated to the applications of 3D games and battlefield simulation.     

基于分形融合FBM的海浪模型研究

海浪模拟作为非线性模拟代表方向之一。国内外研究划分为两种派系,由此产生的各种单一模型都不能满足逼真、快速和可控的需求。提出了一种新的改进海浪模型。该模型融合了分形的分数布朗运动曲面模型,以及经典的线性叠加浪谱Gerstner模型;并通过两种模型产生高度场的权重比值,来对海浪模拟进行调节和控制。实验证明,新模型生成的海浪逼真度高,能够产生大面积海面,改变视点,可以通过人为参数设定改变海浪海况;与经典模型相比,具有计算效率好、逼真度高、可控性好的优点,说明新模型在海浪模拟模型研究方面具有一定的改善。     

采空区顶板大面积冒落诱发冲击气浪模拟

基于采空区冒落过程中冒落岩体与空气相互作用中能量的守恒与转化,建立了冲击气浪风速模型,设计制作了模拟实验测试装置。实验表明,随着下落高度增加,冲击气浪风速增加幅度略有减缓,采用大断面空间小尺寸的"打气筒"模型计算能够更好地反映冒落过程中的气体流动过程,但应该以"打气筒"和"绕流"的复合模型表征冲击起浪。在实验基础上建立的实验模型与理论模型有很好的相似性。     

基于凹凸纹理映射技术的视差纹理映射技术改进

凹凸纹理映射技术是三维图形学中近年来研究的一个热点,它被使用来绘制物体表面的细节,使物体表面看起来具有粗糙感,增加绘制场景的真实程度。视差纹理映射技术是新近提出的实现物体表面粗糙感的一种凹凸映射技术,它是对目前因计算量过大而无法应用于实时渲染系统中的传统凹凸纹理映射技术的改进,这种技术不是对物体表面的顶点进行偏移,而是借助于高度图对纹理坐标进行偏移,从而近似达到位移映射技术的效果。本文从对高度值的调整和偏移值的校正两方面着手,对视差纹理映射技术加以改进,使绘制后的物体表面真实感更强,且所增加的计算量不大,使其应用范围更加广泛。     

Mackenzie三角洲风暴相关的海岸水动力现象

针对西北风和东风这2种强风在Mackenzie三角洲开敞水域时期占主导地位的特点,运用SWAN模型对1次西北向风暴过程中的风暴浪进行模拟,并基于实测风、流数据和MODIS数据对2次东风引起的海岸水动力现象进行分析。结果表明:西北向风暴影响水域中上层的波浪和强流,引起明显的波浪增水和波能耗散;东向风暴可以引起从海表到海底的强流,甚至强度较弱的持续东风都可以引起上升流和水体混合;西北风和东风都会使水底的细小泥沙发生运动。     

Reduced drag coefficient for high wind speeds in tropical cyclones

The transfer of momentum between the atmosphere and the ocean is described in terms of the variation of wind speed with height and a drag coefficient that increases with sea surface roughness and wind speed. But direct measurements have only been available for weak winds; momentum transfer under extreme wind conditions has therefore been extrapolated from these field measurements. Global Positioning System sondes have been used since 1997 to measure the profiles of the strong winds in the marine boundary layer associated with tropical cyclones. Here we present an analysis of these data, which show a logarithmic increase in mean wind speed with height in the lowest 200 m, maximum wind speed at 500 m and a gradual weakening up to a height of 3 km. By determining surface stress, roughness length and neutral stability drag coefficient, we find that surface momentum flux levels off as the wind speeds increase above hurricane force. This behaviour is contrary to surface flux parameterizations that are currently used in a variety of modelling applications, including hurricane risk assessment and prediction of storm motion, intensity, waves and storm surges.     

Dynamical coupling of wind and ocean waves through wave-induced air flow

Understanding the physical mechanisms behind the generation of ocean waves by wind has been a longstanding challenge. Previous studies have assumed that ocean waves induce fluctuations in velocity and pressure of the overlying air that are synchronized with the waves, and numerical models have supported this assumption. In a complex feedback, these fluctuations provide the energy for wave generation. The spatial and temporal structure of the wave-induced airflow therefore holds the key to the physics of wind-wave coupling, but detailed observations have proved difficult. Here we present an analysis of wind velocities and ocean surface elevations observed over the open ocean. We use a linear filter to identify the wave-induced air flow from the measurements and find that its structure is in agreement with 'critical-layer' theory. Considering that the wave-induced momentum flux is then controlled by the wave spectrum and that it varies considerably in vertical direction, a simple parameterization of the total air-sea momentum flux is unlikely to exist.