自然场景的模拟是计算机图形学的一个研究热点,它在虚拟现实系统、计算机游戏、动画影视等领域有着广泛应用。其中水是自然场景中很重要的一部分,特别是大范围水面的模拟对虚拟场景的沉浸感起到了很大的作用。由于水面运动的不规则性,特别是其与物体交互时呈现的复杂性,使水面的实时模拟成为了一个很有挑战性的课题。本文首先介绍了一种基于粒子系统的水面实时模拟算法,该算法可以非常快速并且稳定地模拟水面与物体交互产生的波浪,非常适合于实时系统的开发。该算法主要使用粒子系统跟踪波浪的产生以及扩散,来模拟因波浪而引起的水面形变。为了支持无限海面的模拟,同时加速多条船与水面交互时的水面模拟,本文引入投影网格算法,对原始基于粒子系统的水面模拟算法加以改进,使其适应于无限水面模拟。基于上述算法,本文最后实现了一个航迹模拟系统,该系统可以实时模拟海面与船交互产生的波浪效果,并将此效果叠加到基于柏林噪声模拟的海面上。同时为了增强模拟的真实性,该系统还模拟了船在海面上运行产生的泡沫效果。