[发明专利]一种三维虚拟场景中车辆车辙印的动态生成方法

说明书

本发明提供一种三维虚拟场景中车辆车辙印的动态生成方法，基于程序化地形细节纹理合成原理，通过材质分层实现了在三维虚拟场景中复杂地形的地表材质分布的标记和提取，并在此基础上综合运用可编程渲染管线技术和decal技术，实现了车辆运动过程中随地形质地变化而动态生成相应的车辙印效果，解决了与地表材质纹理的融合问题。本发明的三维虚拟场景中车辆车辙印的动态生成方法能够实时体现不同车辆在不同地面行驶产生的车辙印效果，具有很大的灵活性和真实性。

技术领域

本发明属于三维可视化仿真领域，尤其涉及战场环境仿真中的动态地形仿真。

背景技术

动态地形仿真主要研究军事系统与虚拟场景中地形的相互作用，在仿真中军事系统作用于三维地形，通过对地形数据库实时修改体现地形的动态变化，动态地形允许在仿真过程中对地形状态进行修改，例如作战过程中炮弹击中地产生的弹坑，车辆行驶产生的车辙印等现象，能够真正实现仿真实体与环境的交互，对提高三维虚拟场景的逼真度具有重要的作用。

目前动态地形主要采用网格变形(deform)、动态贴图(decal)或两者相结合的方式来实现，其中网格变形主要用于面积较大的动态地形(如弹坑)；对于车辙印这类面积较小的动态地形一般采用decal技术在地形表面生成一个贴合网格，并映射相应的纹理来实现，这种方法能够在视觉上生成较为逼真的车辙印记，但存在生成车辙印记单一，不能反映不同车辆在不同质地的地表生成车辙印的差别。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种三维虚拟场景中车辆车辙印的动态生成方法，能够体现不同车辆在不同地面行驶产生的车辙印效果，具有很大的灵活性和真实性。

本发明的三维虚拟场景中车辆车辙印的动态生成方法，其包括：

S1：获取车辆在行驶过程中处于活动状态的效果发生器的空间坐标，所述车辆设有四个效果发生器，且四个效果发生器的坐标系原点分别位于车辆的左右前轮和左右后轮与地面的接触点上，四个坐标系的坐标轴方向均与车辆的本身坐标系方向一致；

S2：根据将S1中获取的效果发生器的空间坐标转换为场景材质分布灰度图的像素坐标，并获得该像素坐标对应的像素灰度值；

其中(x,y)为地形的空间坐标，(w,h)为场景材质分布灰度图的像素坐标，x0为地形网格在世界坐标系x方向上最小值，y0为地形网格在世界坐标系y方向上最小值；所述场景材质分布灰度图是根据地形基础纹理创建的256阶的灰度图，用于标记场景中地表材质的分布；

S3：根据S2获得的像素灰度值的字节位与地表材质的对应关系获得地表材质；所述像素灰度值由一个8位的字节来表示，字节中的每1位对应一个地表材质，对应关系预先设定；

S4：根据所述车辆的名称和所述地表材质的名称在材质效果矩阵中获取对应的材质效果；

所述材质效果矩阵为M(n+1)×(m+1)，是以excel文件的形式创建的(m+1)×(n+1)矩阵；其中n为地表材质数，m为车辆类型数，mij(i＝2,3，…m+1j＝2,3，…n+1)为mi1车辆在m1j地表材质上生成的材质效果名称；

S5：对于处于活动状态的每个效果发生器，当其移动距离大于本身长度时，动态创建一个贴图decal，且所述decal的大小、位置和方向取该效果发生器的大小、位置和方向，所述decal的效果为S4中获得的材质效果，对所述材质效果进行像素渲染生成车辙印。