[发明专利]一种基于粒子系统的喷泉模拟实现方法

权利要求书

1.一种基于粒子系统的喷泉模拟实现方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤(1).绘制UV曲线，构建喷泉模型；

步骤(2).采用粒子系统的动态更新过程描述喷泉水流从喷口喷出直至落下产生水波纹的整个运动过程；

步骤(3).采用纹理映射的方法对水粒子进行绘制；

步骤(4).制作柔体水面；

步骤(5).制作水波纹特效，实现水滴与水面碰撞后的水波纹效果；

步骤(6).灯光设定；

步骤(7).渲染。

2.根据权利要求1所述的基于粒子系统的喷泉模拟实现方法，其特征在于：步骤(2)中粒子系统的动态更新过程具体为：

第一、创建粒子发射器，选择发射器类型，设置发射速率、方向属性、粒子发射速率、随机速率；

第二、为粒子设置渲染属性，选择多条纹渲染类型，并添加动态属性，包括透明度、颜色；根据实际情况，为粒子添加重力场、风力、摩擦力；

第三、对粒子与柔体水面碰撞分析，结合粒子系统建模特性，采用旧粒子碰撞消亡生成新粒子的发生事件，并对新粒子设置合适阻尼和继承速度；当碰撞时，产生水波纹。

3.根据权利要求1所述的基于粒子系统的喷泉模拟实现方法，其特征在于：步骤（4）具体为：通过曲面建模生成平面，布材质给平面，对平面的凹凸贴图进行纹理贴图。

4.根据权利要求1所述的基于粒子系统的喷泉模拟实现方法，其特征在于：步骤（5）具体为：第一、根据水波纹原理和喷泉模型建模需求，优化计算方法；

第二、制作水波纹贴图和重力贴图。

5.根据权利要求4所述的基于粒子系统的喷泉模拟实现方法，其特征在于：优化水波纹原理计算公式，其具体方法如下：

首先，设置振源和振源的位置，计算每个粒子下落碰撞到水面的速度、位置和波能；

计算粒子位置与速度：

（2）

（3）

式中W表示位置，表示加速度，表示速度；

计算一个粒子的动能，通过水波纹贴图，完成水波纹效果：

首先，建立两个与柔体水面一样大小的数组Wf1[Width*PoolHeight]和Wf2[Width*Height]（Width=柔体水面的象素宽度、Height=柔体水面的象素高度），用来保存柔体水面上的每一个点前一时刻和后一时刻的波幅数据；

推导计算波幅的公式：

假设一次公式为：

(4)

式中a、b为待定系数，为0点下一时刻的振幅；、、、、为当前时刻的振幅；假设水的摩擦力为0，得到以下公式：

（5）

将每个点用公式（4）计算，然后代入上式，得到：

（6）

即

找出一个最简解：a=1/2、b=-1；最后得到的公式就是：

（7）

考虑水存在阻尼的，对波幅数据进行衰减处理，让每一个点在经过一次计算后，波幅都比理想值按一定的比例降低。