本技術(shù)涉及流體模擬領(lǐng)域，尤其涉及一種基于色彩通道的2d平臺流體模擬方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代圖形處理和物理仿真領(lǐng)域，流體的渲染和模擬是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的任務(wù)。尤其是在計(jì)算機(jī)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)、動畫制作以及工程仿真等應(yīng)用場景中，流體效果的逼真度和計(jì)算效率對用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)性能都有著重要影響。

2、目前流體的渲染的常規(guī)手段分為兩種：限制流動性的繪制，通過紋理色彩渲染的偽流體；利用足夠多的小方形碰撞體模擬水流。對于第一種方法，由于使用預(yù)先設(shè)定的紋理或通過簡單的數(shù)學(xué)函數(shù)生成流體效果，因此存在液體無法真實(shí)流動的弊端；而對于第二種方法，雖然可以通過不斷增加小方形碰撞體的數(shù)量以提升模擬水流的真實(shí)性，但當(dāng)小方形碰撞體的數(shù)量較多時(shí)，則對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的消耗過大。

3、因此，亟需一種基于色彩通道的2d平臺流體模擬方法和裝置，以在真實(shí)模擬液體流動的情況下，提升流體的繪制能力和繪制效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于色彩通道的2d平臺流體模擬方法和裝置，解決了在真實(shí)模擬液體流動的情況下，流體的繪制能力和繪制效率較低的問題。

2、在本技術(shù)的第一方面提供了一種基于色彩通道的2d平臺流體模擬方法，方法包括：獲取待渲染流體對應(yīng)的網(wǎng)格大小和視圖空間矩陣大小，網(wǎng)格大小和視圖空間矩陣大小根據(jù)待渲染流體所在的空間區(qū)域進(jìn)行確定；根據(jù)網(wǎng)格大小以及視圖空間矩陣大小，構(gòu)建待渲染流體對應(yīng)的視圖空間矩陣；按照預(yù)設(shè)順序遍歷視圖空間矩陣，以獲取視圖空間矩陣中每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的網(wǎng)格狀態(tài)；根據(jù)視圖空間矩陣和每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的網(wǎng)格狀態(tài)，構(gòu)建待渲染流體對應(yīng)的液體狀態(tài)采樣圖，液體狀態(tài)采樣圖通過argb通道存儲每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的液體信息，其中，a通道用于存儲液體信息中的自身水量信息，r通道存儲液體信息中的左側(cè)水量信息，g通道存儲液體信息中的右側(cè)水量信息，b通道存儲液體信息中的底層水量信息；根據(jù)液體狀態(tài)采樣圖和每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的argb通道，獲取待渲染流體對應(yīng)的繪制狀態(tài)；根據(jù)繪制狀態(tài)，確認(rèn)待渲染流體對應(yīng)的繪制方式，并根據(jù)繪制方式，對待渲染流體的進(jìn)行繪制操作。

3、可選地，在根據(jù)網(wǎng)格大小以及視圖空間矩陣大小，構(gòu)建待渲染流體對應(yīng)的視圖空間矩陣之前，方法還包括：根據(jù)如下公式判斷視圖空間矩陣是否存在剩余空間：

4、

5、其中，i為視圖空間矩陣的行數(shù)，j為視圖空間矩陣的列數(shù)，c為網(wǎng)格大小，gw為視圖空間矩陣的高度，gh為視圖空間矩陣的寬度；若根據(jù)上述公式計(jì)算得出i不為整數(shù)，則確認(rèn)視圖空間矩陣存在剩余空間，且根據(jù)計(jì)算結(jié)果增加視圖空間矩陣的行數(shù)；若根據(jù)上述公式計(jì)算得出j不為整數(shù)，則確認(rèn)視圖空間矩陣存在剩余空間，且根據(jù)計(jì)算結(jié)果增加視圖空間矩陣的列數(shù)。

6、可選地，網(wǎng)格狀態(tài)包括實(shí)體狀態(tài)和流動狀態(tài)，在按照預(yù)設(shè)順序遍歷視圖空間矩陣，以獲取視圖空間矩陣中每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的網(wǎng)格狀態(tài)之后，方法還包括：若確認(rèn)出網(wǎng)格狀態(tài)為流動狀態(tài)，判斷流動狀態(tài)是否滿足第一判斷條件；若確認(rèn)出流動狀態(tài)滿足第一判斷條件，則流動狀態(tài)對應(yīng)的具體流動狀態(tài)為液體向下流動狀態(tài)，第一判斷條件為：目標(biāo)網(wǎng)格對應(yīng)的自身水量信息大于目標(biāo)網(wǎng)格對應(yīng)的底層水量信息，目標(biāo)網(wǎng)格為視圖空間矩陣中實(shí)施流動狀態(tài)對應(yīng)的任意一個(gè)網(wǎng)格；若確認(rèn)出流動狀態(tài)滿足第二判斷條件，則流動狀態(tài)對應(yīng)的具體流動狀態(tài)為液體左右流動狀態(tài)，第二判斷條件為目標(biāo)網(wǎng)格的下方網(wǎng)格對應(yīng)的流動狀態(tài)為實(shí)體狀態(tài)，或目標(biāo)網(wǎng)格對應(yīng)的底層水量信息為最大值255；且滿足目標(biāo)網(wǎng)格對應(yīng)的左側(cè)水量信息小于目標(biāo)網(wǎng)格對應(yīng)的自身水量信息，或目標(biāo)網(wǎng)格對應(yīng)的右側(cè)水量信息小于目標(biāo)網(wǎng)格對應(yīng)的自身水量信息；若不滿足第一判斷條件，且不滿足第二判斷條件，則確認(rèn)流動狀態(tài)對應(yīng)的具體流動狀態(tài)為液體靜止?fàn)顟B(tài)。

7、可選地，根據(jù)視圖空間矩陣和每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的網(wǎng)格狀態(tài)，構(gòu)建待渲染流體對應(yīng)的液體狀態(tài)采樣圖，具體包括：

8、根據(jù)如下公式構(gòu)建每個(gè)網(wǎng)格中分別對應(yīng)的液體信息：

9、si,j＝vector4(c.r,c.g,c.b,c.a)；

10、在上述公式中

11、其中，si,j為液體狀態(tài)采樣圖中i行j列個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的單位像素，vector4(c.r,c.g,c.b,c.a)為單位像素對應(yīng)的argb通道，c.a為a通道，c.r為r通道，c.g為g通道，c.b為b通道，li,j為單位像素對應(yīng)的自身水量信息，li,j-1為單位像素對應(yīng)的左側(cè)水量信息，li,j+1為單位像素對應(yīng)的右側(cè)水量信息，li+1,j為單位像素對應(yīng)的底層水量信息，lmax為每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的液體信息最大值。

12、可選地，根據(jù)液體狀態(tài)采樣圖和每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的argb通道，獲取待渲染流體對應(yīng)的繪制狀態(tài)，具體包括：通過如下公式獲取每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的各通道值：

13、

14、其中，l、l1、lr、lb分別為每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的各通道值；根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的各通道值，根據(jù)如下公式確定每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的不同繪制狀態(tài)值：

15、

16、其中，empty、flowting、idle、wawe為每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的不同繪制狀態(tài)值；根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的繪制狀態(tài)值，確認(rèn)每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的繪制狀態(tài)，以確認(rèn)待渲染流體對應(yīng)的繪制狀態(tài)，其中，當(dāng)繪制狀態(tài)值為empty時(shí)，單個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的繪制狀態(tài)為空狀態(tài)；當(dāng)繪制狀態(tài)值為flowting時(shí)，單個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的繪制狀態(tài)為懸浮狀態(tài)，當(dāng)繪制狀態(tài)值為idle時(shí)，單個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的繪制狀態(tài)為最大值狀態(tài)，當(dāng)繪制狀態(tài)值為wawe時(shí)，單個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的繪制狀態(tài)為平面流動狀態(tài)。

17、可選地，根據(jù)繪制狀態(tài)，確認(rèn)待渲染流體對應(yīng)的繪制方式，具體包括：根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的繪制狀態(tài)，確認(rèn)每個(gè)網(wǎng)格分別對應(yīng)的繪制方式，以確認(rèn)待渲染流體對應(yīng)的繪制方式，其中，當(dāng)繪制狀態(tài)為空狀態(tài)時(shí)，單個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的繪制方式為停止繪制；當(dāng)繪制狀態(tài)為懸浮狀態(tài)時(shí)，單個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的繪制方式為繪制單個(gè)網(wǎng)格大小對應(yīng)的方塊液體紋理；當(dāng)繪制狀態(tài)為最大值狀態(tài)時(shí)，單個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的繪制方式為繪制下落流體粒子圖片；當(dāng)繪制狀態(tài)為平面流動狀態(tài)時(shí)，單個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的繪制方式為使用雙波動插值繪制液體表面流動效果。

18、可選地，使用雙波動插值繪制液體表面流動效果，具體包括：根據(jù)如下公式，使用雙波動插值繪制液體表面流動效果：

19、

20、其中，interceptor1和interceptor2為浮點(diǎn)數(shù)，uv為二維坐標(biāo)向量，其中，uv.x為水平坐標(biāo)向量，time.x為向前推移的時(shí)間變量，lineh為液體表面的基準(zhǔn)線高度，lineh通過l和lr計(jì)算得到，flowline為液體表面流動效果。

21、在本技術(shù)的第二方面提供了一種基于色彩通道的2d平臺流體模擬裝置，裝置包括視圖空間矩陣構(gòu)建模塊、液體狀態(tài)采樣圖構(gòu)建模塊以及流體渲染繪制模塊，其中，

22、視圖空間矩陣構(gòu)建模塊，用于獲取待渲染流體對應(yīng)的網(wǎng)格大小和視圖空間矩陣大小，所述網(wǎng)格大小和所述視圖空間矩陣大小根據(jù)所述待渲染流體所在的空間區(qū)域進(jìn)行確定；根據(jù)所述網(wǎng)格大小以及視圖空間矩陣大小，構(gòu)建所述待渲染流體對應(yīng)的視圖空間矩陣。

23、液體狀態(tài)采樣圖構(gòu)建模塊，用于按照預(yù)設(shè)順序遍歷所述視圖空間矩陣，以獲取所述視圖空間矩陣中每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的網(wǎng)格狀態(tài)；根據(jù)所述視圖空間矩陣和每個(gè)所述網(wǎng)格對應(yīng)的網(wǎng)格狀態(tài)，構(gòu)建所述待渲染流體對應(yīng)的液體狀態(tài)采樣圖，所述液體狀態(tài)采樣圖通過argb通道存儲每個(gè)所述網(wǎng)格對應(yīng)的液體信息，其中，a通道用于存儲所述液體信息中的自身水量信息，r通道存儲所述液體信息中的左側(cè)水量信息，g通道存儲所述液體信息中的右側(cè)水量信息，b通道存儲所述液體信息中的底層水量信息。

24、流體渲染繪制模塊用于根據(jù)所述液體狀態(tài)采樣圖和每個(gè)所述網(wǎng)格分別對應(yīng)的所述argb通道，獲取所述待渲染流體對應(yīng)的繪制狀態(tài)；根據(jù)所述繪制狀態(tài)，確認(rèn)所述待渲染流體對應(yīng)的繪制方式，并根據(jù)所述繪制方式，對所述待渲染流體的進(jìn)行繪制操作。

25、在本技術(shù)的第三方面提供了一種電子設(shè)備，包括處理器、存儲器、用戶接口及網(wǎng)絡(luò)接口，存儲器用于存儲指令，用戶接口和網(wǎng)絡(luò)接口用于給其他設(shè)備通信，處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的指令，以使電子設(shè)備執(zhí)行如上述任意一項(xiàng)的方法。

26、在本技術(shù)的第四方面提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行如上述任意一項(xiàng)的方法。

27、本技術(shù)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

28、1、本技術(shù)通過將待渲染流體所在世界區(qū)間網(wǎng)格化，并構(gòu)建待渲染流體對應(yīng)的視圖空間矩陣，按照預(yù)設(shè)順序遍歷所述視圖空間矩陣，以獲取所述視圖空間矩陣中每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的網(wǎng)格狀態(tài)，從而根據(jù)所述視圖空間矩陣和每個(gè)所述網(wǎng)格對應(yīng)的網(wǎng)格狀態(tài)，構(gòu)建所述待渲染流體對應(yīng)的液體狀態(tài)采樣圖，液體狀態(tài)采樣圖通過argb通道存儲每個(gè)所述網(wǎng)格對應(yīng)的液體信息，進(jìn)而可以只通過一次采樣，便可根據(jù)每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的argb通道確定其繪制狀態(tài)，確認(rèn)所述待渲染流體對應(yīng)的繪制方式，并根據(jù)所述繪制方式，對所述待渲染流體的進(jìn)行繪制操作，從而減少了采樣次數(shù)，在真實(shí)模擬液體流動的情況下，大大提升了待渲染流體的繪制效率。

29、2、通過獲取每個(gè)網(wǎng)格對應(yīng)的流動狀態(tài)，流動狀態(tài)包括液體向下流動狀態(tài)、液體左右流動狀態(tài)以及靜止?fàn)顟B(tài)，可以針對不同的流動狀態(tài)進(jìn)行精細(xì)化的渲染處理，從而流體模擬能夠更精確地反映真實(shí)世界中液體的流動特性，以使得最終的模擬效果更加逼真。

30、3、當(dāng)繪制狀態(tài)為平面流動狀態(tài)時(shí)，通過使用雙波動插值繪制液體表面流動效果，使得待渲染流體表面看起來更加真實(shí)和動態(tài)。