[发明专利]基于屏幕空间的SPH流体表面实时绘制方法

权利要求书

1.一种基于屏幕空间的SPH流体表面实时绘制方法，其特征在于包括以下三个步骤：

步骤（1）、流体的物理仿真：通过由SPH方法来对流体进行物理仿真，利用GPU动态地并行计算所有光滑流体粒子的位置、密度信息，作为整个表面绘制方法的输入数据；

步骤（2）、流体的表面提取：从视点位置出发，将步骤（1）计算得到的每一个粒子按照位置和大小绘制成粒子球，截取当前视点下的深度信息和厚度，得到表面深度图和厚度图，然后采用双边滤波器对表面深度进行平滑处理，以此作为近似的流体表面；

步骤（3）、流体的实时逼真绘制：步骤（2）中计算得到的平滑深度图作为近似流体表面，基于在步骤（2）中动态生成的厚度图，根据比尔-朗伯定律来计算流体的透明度；同时，在基于深度图进行流体表面法线计算的基础上，通过结合冯氏光照模型和延迟着色技术，来实时模拟流体表面的反射、折射效果；

以上所有操作和计算都在GPU上进行，具有高度并行性，而且避免了由显存和内存的数据交换带来的时间消耗，具有很高的实时性。

2.根据权利要求1所述的基于屏幕空间的SPH流体表面实时绘制方法，其特征在于：步骤（1）中所述的流体的物理仿真方法，该方法使用一组离散粒子表示流体，利用平滑核函数近似粒子的物理参数，将纳维－斯托克斯（Navier-Stokes，N-S）方程转化为只与时间相关的离散形式的微分方程，再利用积分方法求解。

3.根据权利要求1所述的基于屏幕空间的SPH流体表面实时绘制方法，其特征在于：步骤（2）中所述的流体表面提取方法，该方法将流体粒子以小球的方式进行绘制，通过截取到的深度图来近似的代替流体表面。

4.根据权利要求1所述的基于屏幕空间的SPH流体表面实时绘制方法，其特征在于：步骤（3）中所述的通过结合冯氏光照模型、比尔-朗伯定律和延迟着色技术，来实时模拟流体表面的光学效果。

5.根据权利要求1所述的基于屏幕空间的SPH流体表面实时绘制方法，其特征在于：步骤（1）、（2）、（3）中所述所有操作和计算都在GPU上进行，除了预处理阶段，没有显存和内存的数据交换，所有操作和计算都是利用CUDA和OpenGL技术并行处理。