[发明专利]一种基于GPU的实时动态水面模拟方法

摘要

本发明公开了一种基于GPU的实时动态水面模拟方法。其方法首先编写FX效果文件，在FX效果文中对每个顶点的法向添加基于时间的周期扰动，并计算折射和反射向量，对折射纹理和反射纹理进行采样，得到折射颜色和反射颜色，接着利用简化的菲涅耳混合公式对反射颜色和折射颜色进行混合。然后利用3DS Max建立水池模型，把FX效果文件作为材质应用到模型中，通过法向贴图为每个顶点赋予法向。在程序中把场景渲染到帧缓存中，作为折射纹理，传递给GPU Shader，再把摄像头变换到与水面对称的位置，再次渲染得到反射纹理，也传递给GPU，如此形成动态的水面效果。本发明借助于GPU技术，在不需要特别高性能的硬件条件下，实现了能完全满足实时性需求的动态水面模拟算法。

主权项

1.一种基于GPU的实时动态水面模拟方法，其特征在于包括如下步骤：1)使用HLSL语言编写基于Directx Shader的FX效果文件，在FX效果文件中同时包括顶点着色器和片段着色器；2)在3DS Max中建立水池模型，水池模型包括池壁和池底，池壁是一个圆环，池底是一个圆形平面，其中池壁的材质采用磁砖贴图，池底的材质采用鹅卵石贴图；3)在建好的水池模型当中，额外增加一个圆形平面，用于显示反射和折射颜色，圆形平面的大小和池底的大小一致，它的位置相对池底往上一点，圆形平面的材质采用DirectX Shader，在3DS Max的材质编辑器中选择已经编写的FX效果文件，按编辑器的要求选择法向贴图，并按照普通贴图的方法映射到网格顶点上，作为每个顶点的法向，此外，还设置反射纹理和折射纹理，避免在程序当中没有设置反射和折射纹理的情况下出错；4)在三维应用程序中加载由3DS Max建立的水池模型，以及对应的FX效果文件，并设置FX效果文件的全局输入，全局输入包括变换矩阵，摄像机位置，当前时间片；5)根据当前的摄像机位置，把场景渲染到帧缓存当中，并把它传递给FX效果文件作为折射纹理；6)求得水平面的平面方程Ax+By+Cz+D＝0，把摄像机变换到与水平面对称的位置，再次对场景进行渲染，把渲染得到的结果传递给FX效果文件作为反射纹理。