海底作为一种水下场景,可以营造独特奇妙的透明、流动感用户体验,一直是虚拟现实模拟与实现的热点与难点。本课题来源于UESTC和NOKIA的联合课题,计划在PC机和诺基亚N900手机上都完成一个小型的海底场景的图形学实现。现有文献多局限于海底某个组成部分的单独研究,本文选取三个典型景物——海草、海底地面及上升的气泡进行建模与程序实现。随着图形渲染技术的进步,场景模拟现在追求物理真实感。因此本文选取上升的气泡进行基于物理仿真的图形学模拟。本文主要研究内容为:1.对海草的主脉进行了基于B样条原理的数学建模,两条外轮廓线依附于此进行一定程度的旋转,形成空间三角型网格,纹理贴图过后收到了较好的效果。2.选择数字高程模型建模海底地形,对比了规则格网和不规则三角网构网方式的程序实现效果,得出地形的网格精度主要取决于初始离散点和插值方法的结论。施加了最邻近纹理过滤的不规则三角网可以较好的表征海底地面。3.先后运用了Gambit、Fluent、Tecplot、Matlab、OpenGL软件,模拟实现了基于物理模型的水下上升气泡的图形轮廓。根据物理仿真获得的数据,建立了气泡运动过程里马蹄形轮廓的函数模型,收到了较好的拟合精度。4.研究并实现了气泡的透明处理、光照模型和雾化特效,将最终的整体海底场景的真实感效果提升了一个档次。5.精简PC机海底场景算法,运用OpenGL-ES函数库命令,在NOKIA N900手机上进行实现,程序的流畅度较好。本文的创新点有:将多见于工程实践领域的气液两相流分析用于海底气泡上升的图形学实现中,并提出了一个利于程序迭代实现的函数模型;将多种海底元素和OpenGL特效组合在一起在PC机和嵌入式移动平台上都进行了展示,取得了预期效果。