海洋模拟方法研究文献综述

 2022-11-30 15:25:02

一、研究背景:

①海洋研究的计算机图形学背景

海洋是地球重要的组成部分,约占地球表面积的71%,自然而然的,海洋场景的实时模拟是计算机图形学中的重要研究内容,海洋以其规模巨大、运动复杂、表现多样等特性,一直备受关注且具有一定的难度和挑战性。

海浪是海洋最有代表性的动态显示方式,它是在风的直接作用下产生的普遍的物理现象。海浪的波动性在时间上和空间上都具有不规则性和不确定性。海浪运动模拟是伴随着仿真技术和流体物理技术的发展同步发展起来的。 它可以模拟海浪、海流、气流等相互的影响等。

实现海浪的动画,要在了解其基本特征的基础上进行建模。虚拟海浪场景的建模就是用数学的方法来描述海洋表面的波动,生动再现海浪复杂万变的特征。海浪模拟应用了波能谱理论 ,将海浪视为由多条波幅、波长完全不同的简谐波叠加而成 ,反应出海浪的随机性 ,以此为基础建立一个能真实反应海浪变化情况的数学模型 ,并对模型的模拟条件进行适当的假设 ,保证相对真实的情况下 ,简化模型模拟的复杂度 ,使复杂的海洋情况在虚拟的环境中得以再现。

对海浪基于物理或其他方面的模拟,可以推广应用到其他大规模水体的物理模拟中;能够在影视制作、动画设计、计算机游戏、计算机艺术中显示壮观而又真实的海洋景象,还可以实时交互,大大增加了真实性和趣味性;能够运用到计算机辅助设计和制造中,例如船体设计;能够对科学计算可视化、地理信息系统等领域作出贡献;能够运用于虚拟现实领域,构建 富有物理真实感的、可以交互的海浪场景。

②软件与平台背景

在Unity3D中实现的开源海洋模拟框架Crest[1],它展示了网格生成,形状表示和表面着色等多种新技术。

二、研究现状:

①国内外研究现状:

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