5-水面模拟.pptx

水面模拟信息与软件工程学院吴 佳水面模拟步骤水面建模模拟水面运动- 物理模型描述水面的状态，比如能够描述水面的波动、涟漪等水面渲染- 特殊的光学效果，如反射、折射以及菲捏尔效果（Fresnel term）菲捏尔效果菲捏尔效果：视线垂直于表面时，反射较弱，而当视线非垂直表面时，视线与表面法线夹角越大，反射越明显奥古斯丁·菲涅耳，法国物理学者，是波动光学理论的主要创建者之一。菲涅耳专门对光的属性做理论与实验研究奥古斯丁·菲涅耳（Augustin Fresnel）1788年5月10日－1827年7月14日菲涅耳透镜菲涅耳透镜（Fresnel lens），又称螺纹透镜，是由/wiki/%E6%B3%95%E5%9C%8B法国物理学家/wiki/%E5%A5%A7%E5%8F%A4%E6%96%AF%E4%B8%81%C2%B7%E8%8F%B2%E6%B6%85%E8%80%B3奥古斯丁/wiki/%E5%A5%A7%E5%8F%A4%E6%96%AF%E4%B8%81%C2%B7%E8%8F%B2%E6%B6%85%E8%80%B3·/wiki/%E5%A5%A7%E5%8F%A4%E6%96%AF%E4%B8%81%C2%B7%E8%8F%B2%E6%B6%85%E8%80%B3菲涅耳所发明的一种透镜。此设计原来被应用于/wiki/%E7%87%88%E5%A1%94灯塔，这个设计可以建造更大/wiki/%E5%AD%94%E5%BE%91孔径的透镜，其特点是/wiki/%E7%84%A6%E8%B7%9D焦距短，且比一般的透镜的材料用量更少、重量与体积更小。和早期的透镜相比，菲涅耳透镜更薄，因此可以传递更多的光，使得灯塔即使距离相当远仍可看见。水面模拟水面建模模拟水面运动- 物理模型描述水面的状态，比如能够描述水面的波动、涟漪等水面渲染- 特殊的光学效果，如反射、折射以及菲捏尔效果（Fresnel term）水面建模最简单的方法：用一个平面来表示水面，并且将该平面绘制为蓝色只适用于描绘平静的水面，无法表示水面的动态效果地形生成ZH(x,y)高度值XY网格点地形生成ZXY地形生成ZXY地形生成ZXY地形生成YXZ水面建模水面外观与地形外观非常相似不同点在于水面外观高度是随着时间变化的首先将平面看作普通的均匀网格，每一个网格点 (x, y)对应一个水面高度值水面是动态的随着时间变化的，因此其网格高度值是一个与时间相关的函数H (x, y, t)水面建模水面高度函数H(x,y,t)随时间t变化正弦函数适合模拟水面的波动ZH(x,y,t)xY水面模拟水面建模模拟水面运动- 物理模型描述水面的状态，比如能够描述水面的波动、涟漪等水面渲染- 特殊的光学效果，如反射、折射以及菲捏尔效果（Fresnel term）一个简单的模型（1D）假设水面开始静止不动在某一位置有一振动源作简谐振动，振动产生的波向四周传播水面在任意位置(x,y)处高度H(x,y,t)就与传播到此的波的幅度相关根据该振源信息以及时间t，我们就可以推导出距离该振源任意位置处水面高度随时间的大小，即H(x,y,t)一个简单的模型（1D）H(x,t)振源H(x1,t1)Xx1 假设某振源位于一维坐标系下原点处 振动产生的波沿着x轴方向传播位于x1处点在时刻t1水面高度为H(x1,t1)与t1时刻传播到此处的波的幅度有关一个简单的模型（1D）H(x,t)H(x1,t2)振源Xx1 假设某振源位于一维坐标系下原点处 振动产生的波沿着x轴方向传播位于x1处点在时刻t2水面高度为H(x1,t2)与t2时刻传播到此处的波的幅度有关一个简单的模型（1D）- 时间H(t)tAtT一个简单的模型（1D）- 空间振源处发出的波沿着x轴传播。已知波的传播速度为S，波长L一个简单的模型（1D）- 空间H(l)lAxL一个简单的模型（1D）一个简单的模型（1D）一个简单的模型（1D）一个简单的模型（1D）完整模型（3D）法向量表面法向量作用：光照计算水面纹理贴图法向量N(x,y)P(x,y,t)T(x,y)B(x,y)法向量法向量法向量法向量单振源模拟波浪的种类根据波浪传播方向不同可以将波浪分为两类：定向波浪（directional wave） 圆形波浪（circular wave）波浪的种类定向波浪：波的传播方向D为定值圆形波浪：每一点处波浪传播方向需要重新计算若已知振源位置向量C，位于网格点(x, y)处的波浪传播方向D为：波浪的种类两种波浪适用场合：对于大面积水体（如海面），定向波浪比较适用于表达受风吹动的水面对于小的水池，通常产生波动的振源通常不是风，较常见的如水滴滴落，此时用圆型波浪模拟水面比较合适多振源水面模拟多个振源让水面运动更加真实：通常水面运动看作一系列正弦波的叠加已知根据第i个正弦波