第1章 绪论 1
1.1 航海模拟器概述 1
1.2 航海模拟器的视景系统及DNV相关标准 2
1.3 航海模拟器及其视景系统的发展现状 4
1.3.1 国外发展现状 4
1.3.2 国内发展现状 6
1.4 航海模拟器中海浪的模拟 8
1.4.1 基于构造的方法 9
1.4.2 基于物理模型的方法 10
本章参考文献 13
第2章 波浪理论 17
2.1 海浪概述 17
2.2 波浪理论 20
2.2.1 微小振幅波 20
2.2.2 有限振幅波 24
2.2.3 波浪谱 28
本章参考文献 33
第3章 GPU技术与视景的组织管理 35
3.1 GPU技术 35
3.1.1 图形绘制流水线 35
3.1.2 GPU的发展历程 38
3.1.3 GPU的主要技术 41
3.1.4 GPU编程 43
3.1.5 GPU在计算机图形学中的应用 46
3.1.6 GPU展望 48
3.2 视景的组织 49
3.2.1 视景建模工具 49
3.2.2 OpenFlight数据格式 50
3.2.3 航海模拟器视景的高效组织 51
3.3 视景管理平台 56
3.3.1 视景管理平台 56
3.3.2 OpenGVS视景管理 58
3.3.3 OSG视景管理 59
本章参考文献 64
第4章 基于波浪谱的海浪模拟算法 68
4.1 海浪实时生成模型 68
4.1.1 海浪的数学模型 68
4.1.2 由波浪谱确定某一浪级的仿真参数 69
4.1.3 海浪的实时生成算法 76
4.2 浪花的生成条件和浪花的动态仿真实现 81
4.2.1 浪花的生成条件分析 81
4.2.2 浪花的动态仿真实现 84
4.3 船舶航迹流和兴波的实时仿真 85
4.3.1 基于粒子系统和图像综合的船舶航迹流模型 86
4.3.2 基于粒子系统和图像综合的船舶兴波实时动态仿真 91
4.3.3 算法效率的考虑及实现 95
本章参考文献 97
第5章 基于GPU的海浪真实感绘制算法 98
5.1 海平面网格模型的建立 99
5.2 高度图的生成 101
5.2.1 傅立叶变换及FFT算法的GPU实现 102
5.2.2 高度图和法线图的生成 106
5.3 海面光照及特殊效果 115
5.3.1 反射效果 117
5.3.2 折射效果 119
5.3.3 浪花 120
5.4 算法流程与结果分析 121
5.4.1 算法流程图 121
5.4.2 算法绘制效果 122
5.4.3 算法对比 124
5.5 小结 124
本章参考文献 124
第6章 大规模近岸海浪的模拟 127
6.1 近岸海浪概述 127
6.1.1 近岸海浪的传播与变形 127
6.1.2 近岸海浪的数值模拟 130
6.1.3 航海模拟器中近岸海浪模拟技术的研究现状 135
6.1.4 本章内容介绍 136
6.2 基于Boussinesq方程的较小范围近岸波浪运动建模 137
6.2.1 Boussinesq方程概述 137
6.2.2 基于Boussinesq方程的海面运动建模 139
6.2.3 算法实现及应用 144
6.2.4 小结 153
6.3 基于椭圆型缓坡方程的中等范围近岸波浪运动建模 154
6.3.1 椭圆型缓坡方程概述 155
6.3.2 基于缓坡方程的海面运动建模 157
6.3.3 算法实现与应用 161
6.3.4 小结 169
6.4 基于抛物型缓坡方程的较大范围近岸海面运动建模 169
6.4.1 抛物型缓坡方程概述 170
6.4.2 基于抛物型缓坡方程的波浪运动建模 171
6.4.3 算法实现及应用 174
6.4.4 小结 180
6.5 基于随机波浪理论的大范围近岸波浪运动建模 181
6.5.1 SWAN模型概述 181
6.5.2 基于SWAN模型和FFT方法的波面运动建模 184
6.5.3 算法实现及应用 185
6.5.4 小结 191
6.6 大规模近岸波浪的几何建模与绘制 192
6.6.1 大规模近岸波浪的几何建模 192
6.6.2 大规模近岸波浪的绘制 196
6.6.3 算法实现及应用 198
6.6.4 小结 202
本章参考文献 203