摘要：大范围动态水面场景的实时三维仿真是虚拟海洋环境以及三维游戏中研究的难点和热点。由于水的动态性以及各种复杂的光照等效果,传统基于CPU的模拟很难达到实时交互的能力。近年来图形处理器(GPU)性能得到大幅度提高,尤其引人注意的是出现可编程特性,这使得人们可以充分利用GPU上提供的运算器来设计算法完成一定的任务。基于此,针对目前实时水波模拟的瓶颈及提倡的"解放CPU"(Offload CPU)的思想,本文对水波模拟的模型进行了研究,提出了一种基于GPU的水波模拟方法,充分利用GPU的并行运算及浮点运算能力.加快水面模拟的速度。文章给出了一定网格大小下,数量不同的点波源模拟水面的效果,并给出了单纯利用CPU和基于GPU两种方法的对比情况。

摘要：阴影在增强三维场景真实感方面起着非常重要的作用。随着计算机图形硬件的发展,利用可编程图形硬件加速并提高渲染效果已经成为主要发展趋势。基于当前可编程图形硬件技术,针对目前shadow maps算法存在的问题,提出了一种根据场景特征程序自动生成合适偏移量的实时的阴影生成算法,该算法很好的改善了阴影渲染效果,防止了走样。最后给出了算法基于GLSL着色语言的实现代码。

摘要：提出了基于Perlin噪声的动态水面实时渲染方法。采用开源场景图形系统(OpenSceneGraph)技术对水面大小以及水面周围的场景进行绘制。采用可编程管线技术,用OpenGL着色语言(GLSL)产生随机数通过余弦插值法生成不同频率的纹理再叠加生成Perlin噪声纹理。对生成的Perlin噪声纹理进行采样,得到水面的扰动情况。把水面扰动与水面反射结合起来,生成更加逼真并且实时的水面,在满足实时性的条件下大幅提高了三维场景中水面的逼真性。

摘要：针对三维天空场景仿真中出现的场景实时性和真实性不能满足用户的需求等问题,提出了基于GPU(graphic pro-cessing unit)的动态天空场景仿真方法。在开源场景图形系统(OpenSceneGraph)开发平台上,使用基于物理的方法计算出一天中不同时刻天空的背景色;采用shader技术,用OpenGL着色语言(GLSL)在GPU上对云、太阳进行模拟;针对太阳的位置,绘制出具有真实感效果的光晕。实验结果表明,该仿真方法可以绘制出具有动态效果的、天空颜色能平滑过渡的天空场景,并且真实感强。

摘要：针对沙尘暴仿真中出现的实时性和高效性不能满足用户需求等问题,提出了基于软粒子的沙尘暴仿真方法。采用可编程技术,在GPU上对粒子进行软化,在粒子和场景交互时,能够达到平滑过渡的效果,使其有更强的真实感。在视点周围产生和绘制软粒子,在顶点着色器中对软粒子的属性进行更新,能够达到实时性绘制。根据粒子运动的半径,利用线性插值方法使其能淡入淡出,有效避免了闪烁现象,最终达到实时、逼真、高效的沙尘暴仿真,大幅度提高了三维场景的渲染效率和真实感。

摘要：为在个人PC上实现实时光线追踪技术,设计并实现一种基于GPU的光线追踪算法。介绍光线追踪原理,深入分析实时光线追踪的特点,研究实时光线追踪中最困难的空间加速结构构建和搜索问题,并进行算法优化和实验。结果表明:该算法可得到非常逼真的图形效果,为人们提供深度信息,实现二维图像中的三维效果。在仿真模拟、几何造型、广告影视、指挥控制及科学计算的可视化等领域都得到广泛应用。