基於gpu的海浪特效實時渲染的製作方法
2023-04-23 21:21:51
專利名稱：基於gpu的海浪特效實時渲染的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機圖形技術領域，更具體地說，涉及骨骼動畫渲染的優化方法。
背景技術：
海洋場景仿真是實時視景仿真系統的重要組成部分之一。與地形仿真相似，海洋仿真同樣具有範圍廣闊的特點，與地形仿真不同的是，海浪特徵的仿真還具有高度隨機性和形態複雜性的特點。海浪仿真的重難點為海浪高度場生成、海浪網格構建以及海浪特效生成等。
水面在計算機圖形學，特別是遊戲中，是一種常見的效果。它是增加場景真實性的重要元素之一。但要模擬真實的水面，卻是一個難題，因為水面的運動和光學效果都相當複雜。對水面動畫和渲染來說，已經發展出多種方法。其中，最出名也是效果最真實的，就是基於流體動力學和快速傅立葉的方法(FFTs)。這些方法可以提供非常真實的渲染效果，但不幸的是他們需要相當大的計算量，因此，不適合於交互式的實時渲染。此外，現在大多數遊戲使用的都是相當簡單的模型，大部分方法僅僅是通過改變水面法線創建水面效果。使用這些方法渲染水面，雖然相當高效，但真實度很低，而且並沒有真正在水面產生任何波紋。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，在產生高真實感的水面的前提下，採用了Shaderf. O中的頂點紋理技術，提供本發明提出了一種綜合了兩種方法優點的技術來渲染水面，最大化的減少了計算量。為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案是本發明提出基於GPU的海浪特效實時渲染，其步驟如下
1)根據需求的水面效果，由美工製作相應的波紋Bump圖，用作水面高度的模擬；
2)使用不同的空間和時間縮放比例，混合多張高度圖，獲得相當複雜的水面動畫效果；其公式如下
N ..
H (.V, y, t) = ^ hI /I/\v + Bxt . Af γ + j5/ , A^r — B- |,
/=O +
3)在頂點著色器中對頂點進行世界坐標到屏幕坐標的轉換，輸出給像素shader。所述需求的水面效果為波濤洶湧的海量或平靜的湖面。本發明主要採用頂點紋理技術，在頂點Shader中的水面的網格高度進行擾動，並通過讀取法線和高度的Bump最大化的減少了計算量，達到了真實效果。同時針對頂點紋理過濾較耗的特性，優化存儲了高度圖，大大減少紋理尋址的次數，水面渲染將依賴於法線圖(normal map)來進行光照計算。因為法線圖可以忠實的重現高頻率波形下的所有細節。此夕卜，使用低頻率、高振幅的波對水面網格進行擾動。水面模型基於多張，在空間和時間上都進行了分割的高度圖的重疊。
具體實施例方式基於GPU的海浪特效實時渲染，其步驟如下
1)根據需求的水面效果，由美工製作相應的波紋Bump圖，用作水面高度的模擬；
2)使用不同的空間和時間縮放比例，混合多張高度圖，獲得相當複雜的水面動畫效果；其公式如下
權利要求
1.基於GPU的海浪特效實時渲染，其步驟如下 1)根據需求的水面效果，由美工製作相應的波紋Bump圖，用作水面高度的模擬； 2)使用不同的空間和時間縮放比例，混合多張高度圖，獲得相當複雜的水面動畫效果；其公式如下
2.根據權利要求1所述的基於GPU的海浪特效實時渲染，其特徵在於所述需求的水面效果為波濤洶湧的海量或平靜的湖面。
全文摘要
本發明涉及計算機圖形技術領域，更具體地說，涉及骨骼動畫渲染的優化方法，根據需求的水面效果，由美工製作相應的波紋Bump圖，用作水面高度的模擬；採用頂點紋理技術，在頂點Shader中的水面的網格高度進行擾動，並通過讀取法線和高度的Bump最大化的減少了計算量，達到了真實效果。同時針對頂點紋理過濾較耗的特性，優化存儲了高度圖，大大減少紋理尋址的次數，水面渲染將依賴於法線圖(normalmap)來進行光照計算。因為法線圖可以忠實的重現高頻率波形下的所有細節。此外，使用低頻率、高振幅的波對水面網格進行擾動。水面模型基於多張，在空間和時間上都進行了分割的高度圖的重疊。
文檔編號G06T13/60GK103021010SQ201210503509
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月1日 優先權日2012年12月1日
發明者王爽 申請人:王爽