近年来,随着计算机技术的发展,复杂场景的实时模拟成为可能,是计算机图形学的研究热点之一,波浪的模拟便是其中的活跃分支。目前对波浪的建模方法大致分为三种:一种是基于网格的建模,即利用三角函数或二次曲面方程线性叠加,并设置相关参数来模拟水波的变化。该算法可以制作出卷曲的波峰效果,但对参数设置非常敏感,而且不适合交互模拟。另一种方法从物理学出发,基于N-S流体方程对流体内部各质点运动加以描述,该算法采用了粒子系统,在效果模拟方面比较理想,但包含的粒子数量太多,计算量大,无法做到实时模拟。第三种方法是利用海浪谱的反演算的建模方法,它和第一种方法很类似,不同的是参数的设置完全依赖于长期的海洋观测结果。其生成的水面较真实,但只适合模拟较为平静的海面。基于前人的研究方法和成果,本文把粒子系统和网格相结合,提出了基于高度场的单层次-区域粒子模型:首先,用高度场生成基本的流体表面,然后根据水波传递过程的区域性原理,自适应地产生粒子并对网格进行扰动,从而模拟出不同情况下的水波效果。主要工作有:单击和滑动水面的效果模拟;船舶行驶时产生的波浪模拟;探索了较为复杂的风场系统,模拟了微风场驱动的水面效果。实验结果表明我们的算法能实时模拟水波,可以用于人—机交互。由于我们的方法减少了非交互区域的计算损耗,而且网格—粒子算法实现简单,可控性强,能够灵活提供交互功能,可用于虚拟海洋的各类应用系统。