自然景观的真实感模拟一直以来都是计算机图形学的重要内容,无论是在影视特效、游戏娱乐、还是虚拟场景中,都可以见到由计算机生成的真实景观。这些景观对场景中场面的表现与视觉效果的提升发挥了不可替代的作用。与天空、山川这些景观相比,水面有其自身的特殊性,水面的运动受地形、风力以及光照等一些因素的影响所以非常复杂。这些特点给具有真实感的水面绘制带来很大的难度。现有的水面动画模拟算法在水面实时仿真方面都取得了一定效果,但是还存在很多不足。如目前流行的Gerstner波模型虽然具有与真实海面类似的陡峭波峰,但其几何形态是完全对称的,人工痕迹比较明显。基于FFT模拟计算量很大,不适用于水面实时模拟。基于这些不足,本文的主要研究工作如下所示:(1)本文对目前常用的几种水面建模方法进行了研究与对比,并对各个方法的优缺点进行了评估。在比较现有的模型与算法的基础上,针对目前存在水面波动真实感较差,计算复杂等问题,提出基于真实数据对水面进行建模。本文将水面视为动态三维数据场,并基于真实数据驱动完成水面动画实现,利用OpenGL的图形编程接口完成实验设计,基于该方法生成的水面动画可以真实反映现实生活中水波形态。(2)本文深入研究几种经典光照模型计算原理,通过对比实验分析其适用范围,并针对水面的特点对Blinn-Phong光照模型进行改进,主要对其漫反射计算进行改进,证明改进后的光照模型在光线不足的环境下可以更加真实模拟水面光照。(3)本文为了完成更加逼真的水面效果,利用UE4对水面细节如水的通透性以及水面泡沫等特性进行了设计与实现,最终完成了具有真实感的水面动画实现。此外,本文通过对实验过程的分析与思考,设想了未来的研究重点以及可推广应用的领域。