步骤

1. 水面建模
2. 模拟水面运动
   物理模型描述水面的状态，比如能够描述水面的波动、涟漪等
3. 水面渲染
   特殊的光学效果，如反射、折射以及菲涅尔效果( Fresnel term )

水面模拟和地形模拟类似
建立网格点的高度函数，该函数是一个关于时间变换的函数$H(x,y,t)$H(x,y,t)

波形模拟技术分类

• 线性波形叠加方法
  • 正弦波(适用于池塘等平静水平面)
  • Gerstner waves (更适用海面)
• 统计模型方法
  • 快速傅里叶变换 (真实感强,细节丰富,计算量大,电影级海面渲染)
  • 空间-频谱方法
• 波动粒子方法
  • 波动粒子(适用实时水体交互)
  • 水波小包(引入理论群速度)
  • 水面小波
• 物理模拟方法
  • 欧拉(SHP)
  • 拉格朗日
  • 欧拉-拉格朗日
• 预渲染方法
  • 顶点高度位移贴图
  • 流型图(矢量场)
• 其他
  • 分形噪声
  • 矢量位移贴图

正弦波模型

$H(x,y,t)=A \times sin(D\cdot (x,y) \times w + t \times \phi)$H(x,y,t)=A×sin(D⋅(x,y)×w+t×ϕ)

参数	说明
A	振幅
D	方向向量
w
$\phi$ϕ	相位差

波浪种类

• 定向波浪
• 圆形波浪

改进正弦波模型

让波峰更尖,波谷更宽

• 幂指数模型
  
• Gerstner Waves(更适合于海面)
  
  • $Q_i$Qi​为控制波浪陡峭程度的函数(过大会在波峰顶部产生环)

统计模型(Statistcal wave models)

模拟水面高度,再利用快速傅里叶变换可以方便求得水面高度