[发明专利]实时海洋系统的模拟和渲染方法

权利要求书

1.一种实时海洋系统的模拟和渲染方法，包括以下步骤：

1）把屏幕空间平分成多个网格，并根据观察投影矩阵的逆矩阵反算出屏幕空间网格中每一点在世界坐标系空间中的坐标点，在世界坐标系中，计算出从摄像机发出并经过上面坐标点的射线与海平面的交点，获取海水在世界坐标系空间中的表面网格；

2）使用世界坐标系空间中的表面网格点的坐标值，获取当前网格点相对于海平面的坐标偏移值，得到该网格点最终坐标值；

3）获取当前网格点的法线值，实现可控海水波纹效果；

4）使用海水表面网格点在世界坐标系空间中的最终坐标值对动态涟漪法线图进行采样，获取当前海水表面网格点所在位置的涟漪的法线值；对所述当前海水表面网格点所在位置的涟漪的法线值进行叠加和归一化，获得当前海水表面网格点的最终法线值，实现下雨时的海面涟漪效果；

5）采样海水泡沫纹理贴图获取当前海水表面网格点的泡沫颜色值，根据当前海水表面网格高度同地面高度之间的高度差对泡沫颜色值和海水颜色值进行插值获取带有泡沫效果的海水颜色值；使用当前海水表面网格点的最终法线值、带泡沫效果的海水颜色值、当前海水表面网格点的坐标值、摄像机位置，以及海水反射贴图上的颜色值进行海水光照计算、雾效计算和菲涅尔效应的计算，得到当前海水表面网格点的海面位置的最终的颜色值，实现岸边动态冲击的泡沫效果；

6）获取刻蚀后当前网格点的水下场景颜色值，得到该网格点水下场景的最终颜色值，实现水下动态刻蚀效果以及带光线衰减的水下扭曲效果。

2.根据权利要求1所述的实时海洋系统的模拟和渲染方法，其特征在于，所述步骤2）进一步包括以下步骤：

使用世界坐标系空间中的海水表面网格点的坐标值对美术预先做好的波形高度图进行采样以获取当前海水表面网格点在高度方向上的坐标偏移值；

在海平面高度上叠加所述坐标偏移值，得到当前海水表面网格点在世界坐标系空间中的最终坐标值。

3.根据权利要求1所述的实时海洋系统的模拟和渲染方法，其特征在于，步骤3）所述获取当前网格点的法线值是使用海水表面网格点的在世界坐标系空间中的最终坐标值对海水波形法线图进行采样获取当前海水表面网格点的法线值。

4.根据权利要求1所述的实时海洋系统的模拟和渲染方法，其特征在于，所述步骤6）进一步包括以下步骤：

首先根据当前海水表面网格点的世界坐标采样3D动态刻蚀贴图，获取当前位置刻蚀的颜色和强度；

根据刻蚀强度对当前位置刻蚀颜色和水下场景颜色进行叠加，获取刻蚀后的水下场景颜色值；

根据当前海水表面网格点与摄像机的距离进行雾效处理；

根据当前海水表面网格点水下位置所在的深度对水下的场景颜色进行衰减，得到当前点的最终颜色值。