【技术实现步骤摘要】
一种基于网格和粒子耦合的流体表面细节保护方法
本专利技术涉及一种基于网格和粒子耦合的流体表面细节保护方法，具体地说是一种基于物理的图形学动画模拟方法，其部分技术涉及到构建高精度的主体流体仿真模型、构建与LBM耦合的流体自由表面追踪模型、粒子的生成与演化、网格与粒子的耦合算法以及力学相关理论。主要应用于各种真实物体三维逼真模拟，特别是应用于娱乐游戏、电影特效等领域。
技术介绍
近些年来，计算机图形学领域研究的热点与难点之一就是真实感的场景、动画和现象的模拟，它在制造工程、影视特效、三维动画、电脑游戏与虚拟现实等领域应用广泛。为了模拟出和现实世界相差无几的真实感图形效果，可以基于物理原理和实验数据构建能准确描述物理现象的物理模型。基于物理模型的自然现象的绘制可以模拟出更加逼真的效果，但计算过于复杂，实时性得不到保证。因此，在基于物理的流体仿真中既要减少计算代价，又需要尽可能的保持逼真的视觉效果。当前计算流体力学中描述流体运动的基本方法有三种：基于粒子的拉格朗日方法、基于网格的欧拉方法以及LBM方法。拉格朗日方法以SPH为...
【技术保护点】
1.一种基于网格和粒子耦合的流体表面细节保护方法，其特征在于，步骤包括：/n(1)采用格子莫尔兹曼方程LBM(Lattice Boltzmann Method，LBM)求解纳维-斯特克斯方程(Navier-Stokes，N-S)，LBM的碰撞模型采用线性Bhatnagar-Gross-Krook(BGK)碰撞模型，同时采用n维离散空间的m个速度多维离散网格模型(DnQm模型)，构成主体流体的仿真模型，然后经过演化得到每个网格的物理信息；/n(2)根据步骤(1)得到的每个网格的物理信息，利用改进的LBM-VOF耦合算法追踪流体表面，并重构流体表面网格的分布函数，得到主体流体的...
【技术特征摘要】
1.一种基于网格和粒子耦合的流体表面细节保护方法，其特征在于，步骤包括：
(1)采用格子莫尔兹曼方程LBM(LatticeBoltzmannMethod，LBM)求解纳维-斯特克斯方程(Navier-Stokes，N-S)，LBM的碰撞模型采用线性Bhatnagar-Gross-Krook(BGK)碰撞模型，同时采用n维离散空间的m个速度多维离散网格模型(DnQm模型)，构成主体流体的仿真模型，然后经过演化得到每个网格的物理信息；
(2)根据步骤(1)得到的每个网格的物理信息，利用改进的LBM-VOF耦合算法追踪流体表面，并重构流体表面网格的分布函数，得到主体流体的表面以及表面新的分布函数，并标记流体表面网格中异常表面网格位置；
(3)在步骤(2)获得异常表面网格位置后，首先对异常表面网格进行处理，即在该异常表面网格位置生成粒子代替原异常表面网格，同时粒子具备原异常表面网格的物理信息，然后通过SmoothParticleHydrodynamics(SPH)方法对粒子进行演化，得到粒子新的物理信息；
(4)根据步骤(1)所得网格的物理信息和步骤(3)所得粒子的物理信息设计耦合算法，将网格流体和粒子流体集成到同一个场景中，并利用耦合算法将粒子流体转换为网格流体，并重新计算网格的物理信息，物理信息包括质量、速度、位置，保证整个流场的物理守恒以及网格和粒子之间进行合理的物理信息传递，并得到网格新的物理信息；
(5)将步骤(3)得到的粒子新的物理信息和步骤(4)网格新的物理信息，利用屏幕空间方法，依次通过绘制球体，并计算每个像素点的深度值，进行深度滤波，根据深度值和像素点的位置信息求法向量，以及光照渲染，在GPU上实现一个逼真和实时的流体渲染。
2.根据权利要求1所述的一种基于网格和粒子耦合的流体表面细节保护方法，其特征在于：所述步骤(2)中，重构流体表面网格的分布函数fi(I)，具体公式如下：
fi(I)＝fi(G)
其中，表面网格“I”在空网格“G”的i方向，i与互为反向,fi(I)为表面网格重构后的分布函数在方向上的分量，fi(G)为G网格对I网格作用力在i方向上的分量，为G网格i方向平衡态分量，为G网格i方向非平衡态分量，ρG为G网格密度，为常数，u为I网格速度，ρI为I网格密度，为I网格方向上的分量。
3.根据权利要求1所述的一种基于网格和粒子耦合的流体表面细节保护方法，其特征在于：所述步骤(3)中异常表面网格的处理方法是用粒子代替异常表面网格，网格转换为粒子的具体公式如下：
(31)计算网格转换为粒子后，粒子的位置信息，具体公式如下：
posparticle...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。