虚拟现实技术可以为海军战斗人员提供经济、安全、可靠的训练环境。虚拟环境的仿真效果是关系到训练质量的重要因素,建立逼真的海洋战场环境的关键是构建高仿真效果动态海面和战场特效。计算机运行速度的提高以及可编程图形硬件(GPU)发展使得海战场的仿真取得了重大进展。本文研究了GPU加速的虚拟海洋战场环境的建模和实时绘制关键技术,论文的主要内容如下:本文介绍了GPU的概念和可编程图形硬件语言Cg,阐述了顶点渲染(Vertex Shader)和像素渲染(Pixel Shader)的运行过程。在对海面特点进行研究的基础上,采用基于噪声分形面的海面建模与实时绘制算法。首先建立了大范围海面网格LOD模型,采用“连接模板”来实现不同分辨率块之间的平滑连接。引入不同频率的Perlin噪声来叠加生成噪声分形面,作为海面高度场的激励源,通过噪声分形面来模拟海面,得到不同时刻的分形序列,从而模拟连续动态变化的海面。在绘制海面光照时,实现了海面法向量计算,采用立体纹理映射技术来模拟海水周围的天空背景,通过动态纹理映射产生太阳光局部反射效果。实验表明,该算法能实时生成仿真度很高的海面。本文对海战实体建模与战场特效仿真进行了研究。在分析各种3D实体模型的建模方法与存储方式后,采用实体模型导入的方法进行建模。海战战斗特效是海战视景仿真的重要组成部分,研究舰艇尾迹、武器火焰以及爆炸等战场特效的绘制方法,并进行了实现,这些都大大增加了场景的逼真度与真实感。