Введение
2. Некоторые понятия, связанные с системами виртуальной реальности 9
2.1. Понятие текстуры 9
2.2. Использование современной аппаратной базы в системах виртуальной реальности 10
2.3. Синхронизация процессов, происходящих в виртуальной реальности, с физическим временем 14
2.4. Требования, предъявляемые к моделям и алгоритмам, использующимся в системах виртуальной реальности 17
3. Моделирование геометрии водной поверхности 19
3.1. Математические модели водной поверхности, используемые в компьютерной графике 19
3.2. Модель мелкой воды 24
3.3. О методах численного интегрирования систем уравнений гиперболического типа 34
3.4. Схема расщепления матрицы коэффициентов 36
3.5. Разностная схема расщепления вектора потоков (одна пространственная переменная) 39
3.5.1. Расщепление вектора потоков 40
3.5.2. Метод конечных объемов с расщеплением вектора потоков 44
3.5.3. Разрывной метод Галеркина с расщеплением вектора потоков 46
3.5.4. Тестовые задачи 51
3.6. Разностная схема расщепления вектора потоков (две пространственные переменные) 58
3.6.1. Построение схемы 58
3.6.2. Решение задачи о набегании волн на твердую стенку 62
3.6.3. Расчет волн, набегающих на пологий берег 64
3.7. Стохастический метод для построения открытой водной поверхности (вдали от берегов) 66
3.7.1. Построение повторяющегося участка водной поверхности 66
3.7.2. Спектр, определяющий конфигурацию волн 70
3.8. Сопряжение решений в прибрежной и открытой областях 71
3.9. Тестовый пример, демонстрирующий построение геометрии водной поверхности в прибрежной зоне 73
4. Методы построения треугольной сетки для визуализации водной поверхности 76
4.1. Постановка задачи 76
4.2. Существующие методы построения треугольной сетки 78
4.3. Новый подход: использование подвижной сетки с фиксированной триангуляцией 80
4.4. Структура триангуляции сетки 82
4.5. Тестовый пример 86
5. Моделирование оптических явлений, происходящих на поверхности и в толще воды 88
5.1. Введение 88
5.1.1. Терминология и обозначения 88
5.1.2. Постановка задачи 91
5.2. Модель распространения света в толще воды 94
5.2.1. Аппроксимация светового поля для случая неоднородного дна 94
5.2.2. Обзор существующих моделей и выбор наиболее подходящей модели 95
5.2.3. Описание выбранной модели 100
5.2.4. Параметры модели 104
5.2.5. Результаты работы модели 109
5.3. Модель человеческого зрения для визуализации оптических явлений 110
5.3.1. Введение 110
5.3.2. Обзор существующих моделей 112
5.3.3. Яркостная адаптация 114
5.3.4. Хроматическая адаптация 115
5.3.5. Совмещение обеих адаптации в единую модель 115
6. Визуализация водной поверхности с учетом построешюи модели оптических явлений 117
6.1. Визуализация в открытой области 117
6.1.1. Модель визуализации для открытой области 117
6.1.2. Нелинейность модели человеческого зрения 119
6.1.3. Вычисление коэффициента Френеля 121
6.1.4. Имитация ряби для визуализации в открытой области 122
6.1.5. Результаты визуализации 126
6.2. Визуализация в прибрежной зоне 127
6.2.1. Модель Йенсена и ее недостатки 127
6.2.2. Модификация модели Йенсена 131
6.2.3. Имитация ряби для прибрежной зоны 133
6.2.4. Имитация размытости отражения и преломления 135
6.2.5. Тестовый пример 139
7. Заключение 144
8. Литература
