大规模海洋场景体感交互扩展的实时模拟

摘要 大规模海洋场景实时模拟一直是计算机虚拟现实研究中的热点.为更为友好地进行海洋场景的实时交互模拟，首先，针对大规模海洋场景实时模拟的要求，采用由风力驱动的长短波统一的方向谱和快速傅里叶变换方法构建大规模海洋表面，计算全部由GPU完成，实时性得到大大提高；然后，将海面对物体的作用力分为浮力、拖曳力和升力，并引入PhysX物理引擎计算刚体受力情况，逼真的模拟出海面漂浮物体随海面波动的运动状态；其次，创造性地在大规模海洋场景中引入Kinect体感交互设备，通过手势的变化来控制海面风力大小，从而改变海浪大小；之后，引入转舵角度参数，实时调整船舶推进力方向，建立Kinect骨骼运动和船行进及转舵参数的对应关系，实现手势控制船在海面上的行进；最后，采用粒子系统实现船行尾迹的建模及绘制.实验表明，本文方法具有良好的交互效果和实时性能.