虚拟战场是虚拟现实技术在军事上的应用,可以为现代化军事训练和军事研究提供基础设施,以其不受环境、政治因素制约、经费节约等优点受到各个国家的重视。任何虚拟战场都存在于一个能够模拟真实世界的自然环境中,其中海洋环境是一个重要组成部分,对其研究具有深远意义和巨大实用价值。海面场景广阔,需要大量的多边形网格来组成;另外海面场景逼真性,需要复杂环境效果来渲染。随着图形处理器(GPU)快速发展,GPU上的完全可编程能力加快了处理计算机图形数据的速度,提高了复杂效果渲染的效率。从实时性和逼真性出发,论文对海洋环境仿真研究主要包括海面场景建模和绘制,以及海面上复杂环境效果的实现。主要工作有以下几个方面:研究了基于物理模型、海浪谱模型、几何造型的海浪建模方法;并在FFT算法基础上,利用Phillips谱函数生成海面高度场,建立起海面场景的原始网格模型。为提高海面网格的绘制效率,发挥GPU上并行数据处理能力,利用改进的Geometrical MipMapping算法来优化网格,进而提高了图形绘制效率。研究了GPU上可编程技术;绘制出海上的天空场景并添加雾效果;编写不同的Shader实现水面反射、折射、菲涅尔效果等物理特效的模拟,进而提高了海面仿真的逼真感。基于上述技术,论文最后完成了海洋环境仿真演示系统,它能实时生成海面的场景,并渲染出各种自然环境效果,具有很好的实时交互性和逼真感。