Fast Fourier Transform-based (FFT) spectral oceans are widely adopted for their efficiency and large-scale realism, but they assume global stationarity and spatial homogeneity, making it difficult to represent non-uniform seas and near-field interactions (e.g., ships and floaters). In contrast, wave particles capture local wakes and ripples, yet are costly to maintain at scale and hard to match global spectral statistics.We present a real-time interactive hybrid ocean: a global FFT background coupled with local wave-particle (WP) patch regions around interactive objects, jointly driven under a unified set of spectral parameters and dispersion. At patch boundaries, particles are injected according to the same directional spectrum as the FFT, aligning the local frequency-direction distribution with the background and matching energy density, without disturbing the far field.Our approach introduces two main innovations: (1) Hybrid ocean representation. We couple a global FFT background with local WP patches under a unified spectrum, achieving large-scale spectral consistency while supporting localized wakes and ripples.(2) Frequency-bucketed implementation. We design a particle sampling and GPU-parallel synthesis scheme based on frequency buckets, which preserves spectral energy consistency and sustains real-time interactive performance.Together, these innovations enable a unified framework that delivers both large-scale spectral realism and fine-grained interactivity in real time.


翻译:基于快速傅里叶变换(FFT)的频谱海洋因其高效性和大规模真实感而被广泛采用,但其假设全局平稳性和空间均匀性,难以表示非均匀海面及近场交互作用(如船舶与浮体)。相比之下,波粒子能够捕捉局部尾流与涟漪,但在大规模场景下维护成本高昂,且难以匹配全局频谱统计特性。本文提出一种实时交互式混合海洋:通过统一的频谱参数与色散关系驱动,将全局FFT背景与交互对象周围的局部波粒子(WP)补丁区域相耦合。在补丁边界处,根据与FFT相同的方向谱注入粒子,使局部频率-方向分布与背景对齐并匹配能量密度,同时不干扰远场。本方法包含两项主要创新:(1)混合海洋表示。在统一频谱下耦合全局FFT背景与局部WP补丁,在实现大规模频谱一致性的同时支持局部尾流与涟漪的模拟。(2)基于频率分桶的实现。设计了一种基于频率分桶的粒子采样与GPU并行合成方案,在保持频谱能量一致性的同时维持实时交互性能。这些创新共同构成了一个统一框架,能够实时实现大规模频谱真实感与细粒度交互性。

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