[發明專利]流體模擬渲染方法及裝置有效

申請號：	201110319174.0	申請日：	2011-10-19
公開（公告）號：	CN102509332A	公開（公告）日：	2012-06-20
發明（設計）人：	胡事民;李晨鋒;高岳;任博	申請（專利權）人：	清華大學
主分類號：	G06T13/60	分類號：	G06T13/60;G06T13/80
代理公司：	北京路浩知識產權代理有限公司 11002	代理人：	王瑩
地址：	100084 北京市海***	國省代碼：	北京;11
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	流體模擬渲染方法裝置
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明涉及計算機圖像渲染技術領域，尤其涉及一種流體模擬渲染方法及裝置。

背景技術

在計算機圖像渲染領域，通過求解Navier-Stokes方程進行流體模擬渲染的方法已經取得了巨大的成功。

然而，在產生足夠的流體細節方面，流體模擬受到了當前有限的計算能力的制約，因而成為了研究人員一直以來關心的重要問題。與計算物理不同，流體模擬渲染結果并不需要與現實情況完全一致，只需在視覺上獲得令人滿意的效果。

這意味著可以利用視點的信息對流體的不同部分進行不同精度的模擬。這一技術通常被稱為“細節分層”技術。如Oliva?et?al.在2006年發表的“Hybrid?Images”中，利用了距視點較近的區域高頻分量較為重要，距視點較遠的區域低頻分量較為重要的特點，獲得了一定的模擬加速。

在3D流體模擬方面，針對如何控制在獲取更多細節中所需的計算量的問題，存在一些算法。如Losasso?et?al.在2004年發表的“Simulating?water?and?smoke?with?an?octree?data?structure”一文中，通過減少空間劃分網格中那些不含精細運動的部分的計算加速模擬。這一方法的缺點在于必須維護較為復雜的數據結構。Kim等于2008年發表“Wavelet?turbulence?for?fluid?simulation”，提出利用低精度下的模擬結果指導高精度的模擬過程，使得藝術家調節過程中預覽的結果與最終結果較為一致。Yoon?et?al在2009年發表的“Procedural?synthesis?using?vortex?particle?method?for?fluid?simulation”一文，提出可以用“旋度子”來加入高頻率的渦旋效果。這些方法需要在Navier-Stokes方程之外引入其他變量，因此其模擬結果將與真實物理情形有所偏離。

在基于視點的模擬渲染方面，Barran等在2006年發表“ViewDependent?Fluid?Dynamics”一文中，將整個模擬區域劃分成為薄層結構，但其視點被視作始終固定在場景一個定點，并且整個模擬區域內的模擬精度相同，從而使流體模擬渲染速度較慢，并且浪費了系統資源。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種流體模擬渲染方法及裝置，其能夠提高流體模擬渲染的速度和精細度，同時可以有效地節約系統資源。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明提供了一種流體模擬渲染方法，包括以下步驟：

A：利用空間填充曲線將二維或三維空間的流體流場一維化；

B：根據用戶視點確定的流場內不同區域的重要性，并利用經驗模態分解算法將一維化后的流體流場分解為不同頻率的分量；

C：根據分解結果對所述不同頻率的分量進行不同精度的模擬；

D：將各分量的模擬結果加和得到總體的模擬結果作為輸出。

優選地，所述步驟A進一步包括：以二維或三維的流體流場網格作為輸入，通過空間填充曲線逐個遍歷每個格點的速度矢量，輸出一維的流體流場。

優選地，所述步驟B進一步包括：提取距離視點較近的區域中的高頻分量作為第一層，剩余部分加入距離視點次近區域進一步提取其中的高頻分量作為第二層，重復上述方法，直至流場被全部劃分為不同頻率與重要性的分層。