CN103021010A - 基于gpu的海浪特效实时渲染 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算机图形技术领域，更具体地说，涉及骨骼动画渲染的优化方法，根据需求的水面效果，由美工制作相应的波纹Bump图，用作水面高度的模拟；采用顶点纹理技术，在顶点Shader中的水面的网格高度进行扰动，并通过读取法线和高度的Bump最大化的减少了计算量，达到了真实效果。同时针对顶点纹理过滤较耗的特性，优化存储了高度图，大大减少纹理寻址的次数，水面渲染将依赖于法线图（normalmap）来进行光照计算。因为法线图可以忠实的重现高频率波形下的所有细节。此外，使用低频率、高振幅的波对水面网格进行扰动。水面模型基于多张，在空间和时间上都进行了分割的高度图的重叠。

Description

基于GPU的海浪特效实时渲染

 

技术领域

    本发明涉及计算机图形技术领域，更具体地说，涉及骨骼动画渲染的优化方法。

背景技术

海洋场景仿真是实时视景仿真系统的重要组成部分之一。与地形仿真相似，海洋仿真同样具有范围广阔的特点，与地形仿真不同的是，海浪特征的仿真还具有高度随机性和形态复杂性的特点。海浪仿真的重难点为海浪高度场生成、海浪网格构建以及海浪特效生成等。

水面在计算机图形学，特别是游戏中，是一种常见的效果。它是增加场景真实性的重要元素之一。但要模拟真实的水面，却是一个难题，因为水面的运动和光学效果都相当复杂。

对水面动画和渲染来说，已经发展出多种方法。其中，最出名也是效果最真实的，就是基于流体动力学和快速傅立叶的方法（FFTs）。这些方法可以提供非常真实的渲染效果，但不幸的是他们需要相当大的计算量，因此，不适合于交互式的实时渲染。此外，现在大多数游戏使用的都是相当简单的模型，大部分方法仅仅是通过改变水面法线创建水面效果。使用这些方法渲染水面，虽然相当高效，但真实度很低，而且并没有真正在水面产生任何波纹。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，在产生高真实感的水面的前提下，采用了Shader3.0中的顶点纹理技术，提供本发明提出了一种综合了两种方法优点的技术来渲染水面，最大化的减少了计算量。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是本发明提出基于GPU的海浪特效实时渲染，其步骤如下：

1）根据需求的水面效果，由美工制作相应的波纹Bump图，用作水面高度的模拟；

2）使用不同的空间和时间缩放比例，混合多张高度图，获得相当复杂的水面动画效果；其公式如下：

3）在顶点着色器中对顶点进行世界坐标到屏幕坐标的转换，输出给像素shader。

所述需求的水面效果为波涛汹涌的海量或平静的湖面。

     本发明主要采用顶点纹理技术，在顶点Shader中的水面的网格高度进行扰动，并通过读取法线和高度的Bump最大化的减少了计算量，达到了真实效果。同时针对顶点纹理过滤较耗的特性，优化存储了高度图，大大减少纹理寻址的次数，水面渲染将依赖于法线图（normal map）来进行光照计算。因为法线图可以忠实的重现高频率波形下的所有细节。此外，使用低频率、高振幅的波对水面网格进行扰动。水面模型基于多张，在空间和时间上都进行了分割的高度图的重叠。

具体实施方式

基于GPU的海浪特效实时渲染，其步骤如下：

1）根据需求的水面效果，由美工制作相应的波纹Bump图，用作水面高度的模拟；

2）使用不同的空间和时间缩放比例，混合多张高度图，获得相当复杂的水面动画效果；其公式如下：

3）在顶点着色器中对顶点进行世界坐标到屏幕坐标的转换，输出给像素shader。

所述需求的水面效果为波涛汹涌的海量或平静的湖面。

Claims (2)

1.基于GPU的海浪特效实时渲染，其步骤如下：

1）根据需求的水面效果，由美工制作相应的波纹Bump图，用作水面高度的模拟；

2）使用不同的空间和时间缩放比例，混合多张高度图，获得相当复杂的水面动画效果；其公式如下：

3）在顶点着色器中对顶点进行世界坐标到屏幕坐标的转换，输出给像素shader。

2.根据权利要求1所述的基于GPU的海浪特效实时渲染，其特征在于：所述需求的水面效果为波涛汹涌的海量或平静的湖面。