[發(fā)明專利]基于屏幕空間的SPH流體表面實時繪制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310636586.6
• 申請日: 2013-12-01
• 公開（公告）號: CN103679802A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝愛民;夏清;李帥;王莉莉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;孟卜娟

1.一種基于屏幕空間的SPH流體表面實時繪制方法，其特征在于包括以下三個步驟：

步驟（1）、流體的物理仿真：通過由SPH方法來對流體進行物理仿真，利用GPU動態(tài)地并行計算所有光滑流體粒子的位置、密度信息，作為整個表面繪制方法的輸入數(shù)據(jù)；

步驟（2）、流體的表面提取：從視點位置出發(fā)，將步驟（1）計算得到的每一個粒子按照位置和大小繪制成粒子球，截取當(dāng)前視點下的深度信息和厚度，得到表面深度圖和厚度圖，然后采用雙邊濾波器對表面深度進行平滑處理，以此作為近似的流體表面；

步驟（3）、流體的實時逼真繪制：步驟（2）中計算得到的平滑深度圖作為近似流體表面，基于在步驟（2）中動態(tài)生成的厚度圖，根據(jù)比爾-朗伯定律來計算流體的透明度；同時，在基于深度圖進行流體表面法線計算的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合馮氏光照模型和延遲著色技術(shù)，來實時模擬流體表面的反射、折射效果；

以上所有操作和計算都在GPU上進行，具有高度并行性，而且避免了由顯存和內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換帶來的時間消耗，具有很高的實時性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于屏幕空間的SPH流體表面實時繪制方法，其特征在于：步驟（1）中所述的流體的物理仿真方法，該方法使用一組離散粒子表示流體，利用平滑核函數(shù)近似粒子的物理參數(shù)，將納維－斯托克斯（Navier-Stokes，N-S）方程轉(zhuǎn)化為只與時間相關(guān)的離散形式的微分方程，再利用積分方法求解。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于屏幕空間的SPH流體表面實時繪制方法，其特征在于：步驟（2）中所述的流體表面提取方法，該方法將流體粒子以小球的方式進行繪制，通過截取到的深度圖來近似的代替流體表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于屏幕空間的SPH流體表面實時繪制方法，其特征在于：步驟（3）中所述的通過結(jié)合馮氏光照模型、比爾-朗伯定律和延遲著色技術(shù)，來實時模擬流體表面的光學(xué)效果。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于屏幕空間的SPH流體表面實時繪制方法，其特征在于：步驟（1）、（2）、（3）中所述所有操作和計算都在GPU上進行，除了預(yù)處理階段，沒有顯存和內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換，所有操作和計算都是利用CUDA和OpenGL技術(shù)并行處理。