[发明专利]一种基于Unity3D的水体渲染实现系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于Unity3D的水体渲染实现系统及方法，包括海水管理组件、投影网格管理组件、海浪生成组件、水面反射组件、水下环境模拟组件和浮力模拟组件；所述海水管理组件用于存储并处理全局范围的参数设置；所述投影网格管理组件负责创建并管理仅在摄像机视锥体范围内渲染的海洋mesh；所述海浪生成组件用于产生动态变化的波浪数据；所述水面反射组件负责模拟水面反射效果的实现；所述水下环境模拟组件提供应用水下效果所需的深度和蒙板纹理，并能设置与水下光的吸收和散射相关参数；所述浮力模拟组件负责模拟水上物体受到的浮力效果。本发明部署简单、效果逼真、可配置性强。

技术领域

本发明属于水体渲染技术领域，涉及海水、水下效果渲染及浮力效果的实现方法，尤其是一种基于Unity3D的水体渲染实现系统及方法。

背景技术

三维虚拟技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多种技术融合的三维动态视景和实体行为模拟的系统仿真，能够使用户体验得更加直观、更加逼真、更加形象和更强的交互性。由于其明显的优势，三维虚拟技术的应用越来越广泛，三维海洋及水下环境的虚拟作为三维虚拟技术的应用方向之一，在海洋工程的仿真技术领域，需求日益旺盛。

三维海洋及水下环境的虚拟不仅需要模拟大范围动态海浪效果、海水泡沫效果、海洋反射、折射效果等各种海水效果，还需模拟逼真水下光照环境效果、海水浮力效果，是一个复杂的三维虚拟应用场景。

Unity3D是一款专门用来制作游戏场景、建筑设计、动画展示的软件。Unity3D对于主流的艺术设计软件制作出来的模型，如3ds Max、Maya等，几乎都可以兼容，Unity3D的强项在于复杂逼真场景效果的制作，对于逼真三维动态海洋及水下效果的模拟，正是其所擅长之处。

目前大多数在Unity3D平台下实现海水效果的方法存在着海水渲染效果不够逼真，海水细节方面展示不够丰富，仅有水面以上效果的渲染，兼具水上水下效果渲染的方法较少，模拟的浮力效果不够真实，由于水体网格采用固定大小，实现“无穷无尽”海水的效果不够理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于Unity3D的水体渲染实现系统及方法,采用快速傅里叶变换实现动态海水模拟，采用平面反射方法模拟水面反射效果，能够快速获取海水mesh每点浸没值并利用刚体组件以模拟浮力效果，提供水上水下两种不同光照效果。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于Unity3D的水体渲染实现系统，包括海水管理组件、投影网格管理组件、海浪生成组件、水面反射组件、水下环境模拟组件和浮力模拟组件；

所述海水管理组件用于管理其他组件，存储并处理全局范围的参数设置；

所述投影网格管理组件用于创建并管理仅在摄像机视锥体范围内渲染的海洋mesh；

所述海浪生成组件用于产生动态变化的波浪数据，并接收设置参数改变波浪产生形态；

所述水面反射组件用于模拟水面反射效果的实现，接收参数设置需要反射的Layer以及反射效果的改变；

所述水下环境模拟组件提供应用水下效果所需的深度和蒙板纹理，并能设置与水下光的吸收和散射相关参数；

所述浮力模拟组件用于模拟水上物体受到的浮力效果。

一种基于Unity3D的水体渲染实现方法，包括以下步骤：

步骤1、向Hierarchy窗格中插入一个摄像机，或者使用新建项目后原有摄像机；

步骤2、将包含各个组件的Ocean预制件拖动到场景中；

步骤3、海水管理组件初始化各参数并管理其他组件依次运行；