[发明专利]一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法

摘要

本发明提供了一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法，首先创建规则网格，将网格投影到世界坐标系中的一个基准平面上，采用正交投影的RTT输出数字地球的高度信息图Heightmap，根据高度场函数模拟海浪的运动过程，从Heightmap中获取高度信息，计算顶点透明度，最后渲染网格。该方法可以实现在三维数字地球上模拟全球海洋效果；实现海洋与陆地的平稳过渡，较好的展现了海岸线效果；以透明度的方式展现水下可视程度，在近海处还能模拟水下沙滩效果；在模拟过程中产生的数据，能较好的应用于水面或水底目标的行进特效仿真，如舰船的尾浪、侧浪等。

主权项

1.一种数字地球上的全球海洋效果模拟方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)在投影空间中创建一个规则网格，所述规则网格由n*n的顶点组成；(2)建立世界坐标系；将网格投影到世界坐标系中的一个基准平面Sbase上，并基于正交投影利用RTT输出数字地球的高度信息图Heightmap；其中，RTT阶段所用的矩阵计算步骤包括：(a)记当前观察者的世界坐标位置为向量VEye：VEye＝(X，Y，Z)记观察点位置为向量VAt：VEye＝(0，0，0)记相机姿态向量为Vup，所述Vup从三维相机继承而来；建立临时向量Vzaxis、Vxaxis、Vyaxis，其分别通过以下公式计算得出：Vzaxis＝normal(VEve‑Vat)Vxaxis＝normal(cross(Vup‑Vzaxis)Vyaxis＝cross(Vzaxis‑Vxaxis)上述公式中，normal是标准的法向量归一化函数，cross是标准化的向量叉积公式，dot是标准的向量点积公式；(b)记当前观察者的世界坐标位置为向量VRttAt：VRttAt＝(X，Y，Z)记DisEyeToAt为观察者到观察点之间的距离，记地球半径为WorldRadius，记世界上最高点高程为L1，世界上最深处高度为‑L2，则有：HeighMax＝WorldRadius+L1；HeightMin＝WorldRadius‑L2；记Projnear、Projfar分别表示最近与最远裁剪面，则有：ProjNear＝max(0.1，DisEyeToAt‑HeighMax)；ProjFar＝max(10.0，DisEyeToAt‑HeightMin+WorldRadius)；记临时变量Hasl＝max(0.1，DisEyeToAt‑HeightMin+WorldRadius)；记临时变量Hz＝min(WorldRadius，sqrt(2.0*WorldRadius*hasl+hasl*hasl))；将Hz整数化，Hz＝Hz*1000/1000；则：正交投影矩阵MOrtho为：(c)全局矩阵的计算公式为：Mresult＝Mworld*MRttView*Mortho其中，Mworld为世界矩阵；(d)将Mresult送入像素渲染器中，在该渲染器片段输出高度值，最终得到高度纹理图Texheight；(3)采用高度场函数模拟海浪的运动过程，得到代表高度的函数值，将所述顶点移动到所述高度；(4)将所述顶点进行逆变换获取像素位置，再从Heightmap中获取高度信息，实现海岸效果，通过计算顶点的透明度模拟沙滩的透明效果；(5)根据像素获取高度信息，渲染网格。