刘 磊 丁剑飞 李 飞 杨 波 张 学

（石家庄机械化步兵学院 石家庄 050083）

1 引言

海浪的建模与绘制在电影、游戏、数字海洋、虚拟现实和虚拟战场环境等领域得到了广泛的应用。海浪本身具有实时性、高动态性、多变性、多维性和模糊边界环境性等方面因素，这都使得基于真实海洋环境仿真的研究还比较不成熟。随着图形处理硬件（GPU）的迅猛发展，增加海浪的真实感和实现海浪的快速绘制是一个急需并且可以解决的问题。同时，小范围的海浪模拟研究相对来说比较成熟，但考虑海面与船舶等水面运动物体双向交互作用的大规模海洋场景的仿真还有很广阔的研究价值。

关于海洋场景的仿真，有基于物理的方法，如比较经典的SPH 模型［1～3］，它能较好地模拟物体和水体的交互作用，但只适合范围较小、非实时的海洋场景仿真；基于高度场的仿真算法［4～5］，能较好地仿真海洋的表面，但是很少有作者对物体与水体的交互作用进行考虑；有基于粒子系统的仿真算法，能取得一定的表面效果，但是生成的海洋场景具有人工因素，缺乏相应的物理基础，从而缺乏真实性。

本文提出了一种海浪交互模拟的有效方法。首先采用复合动态网格来仿真海面网格；其次，采用基于频谱统计的FFT算法对非交互波浪进行仿真，求得非交互波浪的高度场；接着，从刚体力学角度分析了交互波产生的位置和时机，通过引入仿真引擎和求解二维波动方程来实现对交互波的仿真，求得交互波的高度场。……