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随着计算机技术的飞速发展,虚拟现实技术已经广泛地应用在军事、医疗、科研和教学中。雨雪环境仿真是虚拟训练场景的重要组成部分,也日渐在虚拟现实仿真中得到了重视和发展。随着对视觉沉浸场景的需求提升,雨雪仿真的真实性三维渲染技术成为研究的热点和难点,主要体现在对大雨和大雪的仿真以及对于雨雪粒子个体之间不规则性的渲染。为了实现实时的雨雪环境仿真,本文重点研究了基于二维纹理映射的雨雪仿真关键技术和方法。主要工作如下:
首先,提出了利用条纹图和噪声图叠加的方法仿真雨滴轨迹。对比基于粒子个体渲染仿真方法,本文提出的条纹图和噪声图叠加方法能够实现对雨滴轨迹的仿真,并且能够实现大雨场景的实时仿真。
其次,提出了基于不同步长m的噪声图叠加方式仿真雪花粒子。与基于粒子系统的仿真方式相比,本文提出的不同步长m的噪声图叠加方法能够仿真出雪花粒子之间的差异。
最后,本文提出了多层渲染的方式,不仅将二维雨雪仿真的不规则效果增强,并且还能够仿真出增强视觉沉浸的透视效果,在二维仿真的基础之上仿真出立体效果。将这个技术通过Unity3D平台应用在户外仿真场景中,在户外无雨雪场景加入本文提出的雨雪仿真场景,三维渲染损耗影响不超过5帧/秒。这表明本文提出的基于二维纹理映射的实时雨雪仿真方案,可以保证实时性渲染,对场景性能负担小。
首先,提出了利用条纹图和噪声图叠加的方法仿真雨滴轨迹。对比基于粒子个体渲染仿真方法,本文提出的条纹图和噪声图叠加方法能够实现对雨滴轨迹的仿真,并且能够实现大雨场景的实时仿真。
其次,提出了基于不同步长m的噪声图叠加方式仿真雪花粒子。与基于粒子系统的仿真方式相比,本文提出的不同步长m的噪声图叠加方法能够仿真出雪花粒子之间的差异。
最后,本文提出了多层渲染的方式,不仅将二维雨雪仿真的不规则效果增强,并且还能够仿真出增强视觉沉浸的透视效果,在二维仿真的基础之上仿真出立体效果。将这个技术通过Unity3D平台应用在户外仿真场景中,在户外无雨雪场景加入本文提出的雨雪仿真场景,三维渲染损耗影响不超过5帧/秒。这表明本文提出的基于二维纹理映射的实时雨雪仿真方案,可以保证实时性渲染,对场景性能负担小。