[发明专利]一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理领域，尤其涉及一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法。

背景技术

水波图像的模拟一直是计算机图形学研究的热点，由于水面的物理原型十分复杂，实时地对其进行精确描述相当困难，因此研究者们一直在寻求真实感和复杂度之间的平衡点，基于Navier-Stokes方程的水面模型，模型精确但求解复杂，不适合实时计算。也有人提出了线性生成海面网格的方法，采用逆FFT计算，求得一定数量的线性函数叠加描述波浪，该类方法追求统计学上的模拟，未考虑物理精确性，有待于与流体动力学理论的结合；而在游戏等需要快速生成水体的场合，往往采用perlin噪声等噪声源的预计算生成水面，该方法可以生成视觉效果良好的水面，但无法结合物理计算。另外还提出了一种基于GPU的实时生成和渲染水面的方法。该方法仍使用折射和反射纹理的方式。而不同的是，纹理生成后，水面合成及模拟步骤均在GPU片段程序中实现。

由于目前开发板硬件只支持OpenES 1.0接口，不能使用可编程显卡的强大的流计算能力。鉴于以上的水波模拟算法虽然可以获得一些模拟的真实效果，但是对于开发板处理速度慢，只支持Open ES 1.0的瓶颈来说，复杂而计算量大的算法、使用GPU可编程显卡都是无法在目前的智能电视等智能设备开发平台上应用，所以针对目前的硬件状况，以上的算法均不适用于在智能电视等智能设备开发平台上使用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法，旨在解决在现有算法处理水面计算复杂，硬件要求高的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法，所述方法包括下述步骤：

根据显示图像的长宽比设置用于模拟水波纹理的网格，并对网格中的每个节点设置纹理坐标；

将水波的传递模拟为正弦波，并根据波动方程计算水波到达网格的每个节点的高度值；

根据所述每个节点的高度值计算每个节点的纹理坐标的增量与波动平均法向量；

根据所述的纹理坐标的增量与波动平均法向量实时渲染生成水波的波动。

本发明实施例，按照长宽比将显示图像虚拟划分为一个网格，对网格的每个节点设置纹理坐标，根据波动方程计算水波通过网格中每个节点的高度值，通过该高度值计算纹理坐标的增量，进而模拟水波图像，使得无需通过求导、求积分等复杂的算法，只需计算波动方程即可模拟水波图像，降低了对显示设备硬件的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的本发明实施例提供的实时水波纹理处理方法实现流程图；

图2是本发明实施例提供的图1所示的步骤S101的具体实现流程图；

图3是本发明实施例提供的图1所示的步骤S103的具体实现流程图；

图4是本发明实施例提供的法向量的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例，按照长宽比将显示图像虚拟划分为一个网格，对网格的每个节点设置纹理坐标，根据波动方程计算水波通过网格中每个节点时的高度值，通过该高度值计算纹理坐标的增量，进而模拟水波图像，使得无需通过求导、求积分等复杂的算法，只需计算波动方程即可模拟水波图像，降低了对显示设备硬件的需求。

实施例一：

图1示出了本发明实施例提供的实时水波纹理处理方法的实现流程，详述如下：

在步骤S101中，根据显示图像的长宽比设置用于模拟水波纹理的网格，并对网格中的每个节点设置纹理坐标。

在本发明实施例中，按照长宽比将显示图像虚拟划分为一个网格，所述网格的每个节点对应纹理坐标，所述网格的每个节点用于计算该点水波的高度，所述长宽比包括：16∶9、4∶3等，所述显示图像包括：智能电视、电脑显示器、智能手持设备、投影仪的显示图像等，其具体实现方法详见图2以及对图2的描述。

在步骤S102中，将水波的传递模拟为正弦波，并根据波动方程计算水波到达所述网格的每个节点的高度值。