CN109949398A - 粒子渲染方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粒子渲染方法、装置及电子设备，涉及三维计算机图形学技术领域，将用于显示粒子效果的粒子空间划分为多个区块；根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；按照每个区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个区块进行渲染，得到粒子空间中的粒子效果。本发明可以提高粒子渲染效率，使得粒子量较大时的粒子渲染效果给用户带来更好的体验。

Description

粒子渲染方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及三维计算机图形学技术领域，尤其是涉及一种粒子渲染方法、装置及电子设备。

背景技术

粒子系统是指三维计算机图形学中模拟一些特定模糊现象的技术，例如，模拟雪花、雨、火焰、雾、喷泉等特效。现有的模拟方式通常包括：超文本标记语言HTML5结合绘图软件Canvas，利用纯CSS(Cascading Style Sheets，层叠样式表)语言的方式模拟；或者，直译式脚本语言JavaScript结合WebGL(Web Graphics Library，Web图像库)，采用原生或WebGL框架的方式进行渲染。

上述模拟方式都是将粒子空间中的所有粒子同步进行处理和渲染，效率比较低，在粒子数量比较大的情况下，展示渲染效果的时间较长，给用户造成不好的体验。

发明内容

本发明的目的在于提供粒子渲染方法、装置及电子设备，以缓解目前的粒子渲染效率比较低，在粒子数量比较大的情况下，展示渲染效果的时间较长，给用户造成不好的体验的技术问题。

本发明提供的一种粒子渲染方法，包括：

将用于显示粒子效果的粒子空间划分为多个区块；

根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；

按照每个所述区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个所述区块进行渲染，得到所述粒子空间中的粒子效果。

进一步的，所述将用于显示粒子渲染效果的粒子空间划分为多个区块的步骤，包括：

根据粒子数量确定粒子级别；

根据所述粒子级别以及相机与粒子空间中心的距离计算分级分块参数；

通过所述分级分块参数将所述粒子空间划分为多个所述区块。

进一步的，所述根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹的步骤，包括：

根据所述粒子类型确定每个区块中的粒子的初始位置类型以及运行趋势类型；

根据所述初始位置类型以及所述运行趋势类型计算每个所述区块中的粒子运行轨迹。

进一步的，所述初始位置类型包括圆形、方形或球形；所述运行趋势类型包括直线、弧形或随机。

进一步的，所述按照每个所述区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个所述区块进行渲染的步骤，包括：

根据所述分级分块参数创建Promise对象；

通过所述Promise对象按照每个所述区块的粒子运行轨迹对每个所述区块分别进行渲染。

进一步的，所述方法还包括：

根据所述分级分块参数为每个所述区块中的粒子分配内存。

进一步的，所述通过所述Promise对象按照每个所述区块的粒子运行轨迹对每个所述区块分别进行渲染过程中，还包括：

对每个所述区块中的粒子运行状态进行更新。

本发明提供的一种粒子渲染装置，包括：

视图计算模块，用于将用于显示粒子效果的粒子空间划分为多个区块；

粒子管理模块，用于根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；

粒子更新模块，用于按照每个所述区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个所述区块进行渲染，得到所述粒子空间中的粒子效果。

本发明提供的一种电子设备，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以实现上述的粒子渲染方法。

本发明提供的一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现上述的粒子渲染方法。

本发明提供的一种粒子渲染方法、装置及电子设备，通过将粒子空间划分为多个区块；根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；当某个区块中的粒子运行轨迹计算完成后，立即对该区块进行渲染，各个区块的粒子运行轨迹计算和渲染都是独立进行的，即对各个区块进行异步渲染，从而可以提高粒子渲染效率，使得粒子量较大时的粒子效果给用户带来更好的体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的粒子渲染方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一粒子渲染方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的粒子渲染装置的示意图；

图4为本发明实施例提供的电子设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，粒子系统的模拟方式都是将粒子空间中的所有粒子同步进行处理和渲染，效率比较低，在粒子数量比较大的情况下，展示渲染效果的时间较长。给用户造成不好的体验。基于此，本发明实施例提供的一种粒子渲染方法、装置及电子设备，可以提高粒子渲染效率，使得粒子量较大时的粒子效果给用户带来更好的体验。

为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例所公开的一种粒子渲染方法进行详细介绍。参照图1所示，本发明实施例提供了一种粒子渲染方法，包括以下步骤：

步骤S101，将用于显示粒子效果的粒子空间划分为多个区块；

具体的，用户可以通过粒子管理模块设置粒子参数，包括粒子数量、粒子颜色、初始位置、粒子路径、粒子动画速度等，因此，粒子效果是预先设置好的，需要在屏幕上渲染出来，即显示粒子渲染效果。粒子渲染效果是三维的，而粒子空间是指屏幕上用于显示粒子渲染效果的区域。本实施例可以用网格将屏幕进行划分，从而将粒子空间划分为多个区块。

步骤S102，根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；

本实施例中，粒子类型可以是粒子特效类型，例如包括雪花、雨、喷泉等。不同的粒子类型具有不同的粒子运行轨迹，根据相应粒子类型的粒子的初始位置以及运行趋势可以计算粒子运行轨迹，该粒子运行轨迹也是三维的，而每个区块中的粒子的初始位置和运行趋势是已知的，即根据预先设置的粒子效果可以获知。

步骤S103，按照每个区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个区块进行渲染，得到粒子空间中的粒子效果。

在具体实施中，当某个区块中的粒子运行轨迹计算完成后，立即对该区块进行渲染，各个区块的粒子运行轨迹的计算和渲染都是独立进行的，即是异步进行的，相对于目前将粒子空间中的所有粒子同步进行处理和渲染的方式，可以大大提高粒子渲染效率，使得粒子量较大时的粒子效果给用户带来更好的体验。

参照图2所示，本实施例中，步骤S101可以包括以下步骤：

步骤S201，根据粒子数量确定粒子级别；

步骤S202，根据粒子级别以及相机与粒子空间中心的距离计算分级分块参数；

步骤S203，通过分级分块参数将粒子空间划分为多个区块。

为了解决大粒子量产生的用户体验差问题，本实施例提出粒子空间分级分块技术，通过将粒子空间分级分块延时加载，实施步骤如下：

获取粒子数量，根据粒子数量确定粒子级别，计算方式如式(1)：

即将粒子的数量(num)分成10000级别、50000级别、100000级别等，分别对应0级、1级和2级等。

将粒子分好级别后，计算相机的当前视点与粒子空间中心的距离，然后根据粒子级别及视点到粒子空间中心距离得到当前视图的分级分块参数，计算式如式(2)和式(3)：

D(level)＝8*Math.pow(level,5)+5*Math.pow(level,4)+10*Math.pow(level,3)+4*Math.pow(level,2) (2)

V(level,distance)＝D(level)/distance (3)

其中，Math表示数学函数库，pow表示指数函数，level表示根据粒子数量确定的粒子级别，distance表示当前视点与粒子空间中心的距离，V表示当前粒子空间分块数量，即分级分块参数。

在一种可能的实施方式中，步骤S102中的粒子运行轨迹的计算方式可以是：根据粒子类型确定每个区块中的粒子的初始位置类型以及运行趋势类型；根据初始位置类型以及运行趋势类型计算每个区块中的粒子运行轨迹。

具体的，雪花、雨、烟雾等粒子特效在粒子空间中的运行轨迹都不相同，但是各个粒子效果之间的运行轨迹存在相似的关系，本实施例将各个粒子效果的粒子运行轨迹进行更深层次的拆分，计算方式如下：

(1)粒子运行轨迹的初始位置类型(position Type)可以分类为CIRCLE(圆形)、CUBE(方形)、SPHERE(球形)；粒子运行轨迹的运行趋势类型(velocityType)可以分类为LINEAR(直线)、ARC(弧形)、RANDOM(随机)；

(2)不同初始位置类型的计算方式为：

a.CIRCLE，初始位置的计算式如式(4)所示：

position＝(r*Math.sin(t),r*Math.cos(t),z) (4)

其中，r为粒子运行半径，t为随机角度，z为随机高度；

b.CUBE，初始位置的计算式如式(5)所示：

position＝(Math.random()*length-length/2,Math.random()*width-width/2,

Math.random()*height-height/2) (5)

其中，length是粒子空间的长度，width是粒子空间的宽度，height是粒子空间的高度；

c.SPHERE，初始位置的计算式如式(6)所示：

position＝(R*Math.sin(t)*Math.cos(q),R.Math.cos(t),R.Math.sin(t)*Math.

sin(q)) (6)

其中，R表示粒子空间中粒子的生成半径，t表示粒子与原点连线在水平方向的夹角，q表示粒子与原点连线在垂直方向上的夹角。

(3)不同运行趋势类型的计算方式为:

d.LINEAR的加速度的计算式如式(7)所示：

Velocity＝position+k*vec (7)

其中，Velocity表示加速度，position表示粒子的初始位置，k是粒子运行轨迹变化速度，vec表示粒子在xyz方向的变化量；

e.ARC的加速度的计算式如式(8)所示：

Velocity＝position+r*θ (8)

其中，Velocity表示加速度，position是粒子的初始位置，r为粒子变化的半径，θ表示粒子相对于原点变化的角度；

f.RANDOM的加速度的计算式如式(9)所示：

Velocity＝position+vec(Math.random()*x,Math.random()*y,Math.

random()*z) (9)

其中Velocity表示加速度，，position表示粒子初始位置，vec表示粒子在xyz方向的变化量，x、y、z别表示粒子在xyz方向的变化量，Math表示数学函数库，random表示随机函数。

(4)所有的粒子效果的粒子运行轨迹都可以由上述两种分类组成，例如雨效果可以由CUBE及LINEAR组成，喷泉效果可以由CIRCLE及ARC组成等。由此，将不同粒子效果拆分成初始位置类型和运行趋势类型，便于粒子运行轨迹的计算。并且，通过将各类粒子效果的粒子运行轨迹进行细分归类，降低了开发者在实现粒子效果过程中的开发难度。

在一种可能的实施方式中，步骤S103中按照每个区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个区块进行渲染的步骤，包括：

根据分级分块参数创建Promise对象；通过Promise对象按照每个区块的粒子运行轨迹对每个区块分别进行渲染。

具体的，基于ES6(ECMAScript，即JavaScript标准的一个版本)的特性，本实施例使用Promise方法将当前粒子进行异步渲染。Promise是异步编程的一种解决方案，比传统的解决方案(回调函数和事件)更合理、更强大。

本实施例中，将粒子空间分块之后，根据分级数量创建Promise对象，Promise对象被创建之后将分别为各个分块申请粒子内存空间，异步地对粒子空间进行渲染，极大地提高粒子渲染效率。其中，Promise对象用于表示一个异步操作的最终状态(完成或失败)，以及其返回的值。Promise对象是一个代理对象(代理一个值)，被代理的值在Promise对象创建时可能是未知的，它允许为异步操作的成功和失败分别绑定相应的处理方法(handlers)。

在具体实施中，通过Promise对象按照每个区块的粒子运行轨迹对每个区块分别进行渲染过程中，还可以对每个区块中的粒子运行状态进行更新，例如根据粒子运行轨迹计算粒子何时生成、何时销毁等。

本实施例中，粒子内存管理模块还可以根据分级分块参数为每个区块中的粒子分配内存。另外，还可以回收内存。

本实施例的粒子渲染方法通过将粒子空间划分为多个区块；根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；当某个区块中的粒子运行轨迹计算完成后，立即对该区块进行渲染，各个区块的粒子运行轨迹计算和渲染都是独立进行的，即对各个区块进行异步渲染，从而可以提高粒子渲染效率，使得粒子量较大时的粒子效果给用户带来更好的体验。

参照图3所示，本发明实施例还提供了一种粒子渲染装置，包括：

视图计算模块31，用于将用于显示粒子效果的粒子空间划分为多个区块；

粒子管理模块32，用于根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；

粒子更新模块33，用于按照每个区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个区块进行渲染。

在一种可能的实施方式中，视图计算模块31还用于：

根据粒子数量确定粒子级别；

根据粒子级别以及相机与粒子空间中心的距离计算分级分块参数；

通过分级分块参数将粒子空间划分为多个区块。

在一种可能的实施方式中，粒子管理模块32还用于：

根据粒子类型确定每个区块中的粒子的初始位置类型以及运行趋势类型；

根据初始位置类型以及运行趋势类型计算每个区块中的粒子运行轨迹。

具体的，初始位置类型可以包括圆形、方形或球形等；运行趋势类型可以包括直线、弧形或随机等。

在一种可能的实施方式中，粒子更新模块33还用于：

根据分级分块参数创建Promise对象；

通过Promise对象按照每个区块的粒子运行轨迹对每个区块分别进行渲染。

在一种可能的实施方式中，还包括粒子内存管理模块，粒子内存管理模块用于根据分级分块参数为每个区块中的粒子分配内存。另外，还可以回收内存。

在一种可能的实施方式中，粒子更新模块33在对每个区块分别进行渲染过程中，还可以对每个区块中的粒子运行状态进行更新。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本实施例的粒子渲染装置，通过视图计算模块将粒子空间划分为多个区块；粒子管理模块根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；当某个区块中的粒子运行轨迹计算完成后，粒子更新模块立即对该区块进行渲染，各个区块的粒子运行轨迹计算和渲染都是独立进行的，即对各个区块进行异步渲染，从而可以提高粒子渲染效率，使得粒子量较大时的粒子效果给用户带来更好的体验。

本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器和机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有能够被处理器执行的机器可执行指令，处理器执行机器可执行指令以实现上述的粒子渲染方法。

本发明实施例提供了一种机器可读存储介质，机器可读存储介质存储有机器可执行指令，机器可执行指令在被处理器调用和执行时，机器可执行指令促使处理器实现上述的粒子渲染方法。

参见图4，本发明实施例还提供一种电子设备400，包括：处理器401，存储器402，总线403和通信接口404，处理器401、通信接口404和存储器402通过总线403连接；存储器402用于存储程序；处理器401用于通过总线403调用存储在存储器402中的程序，执行上述实施例的粒子渲染方法。

其中，存储器402可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口404(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线403可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器402用于存储程序，处理器401在接收到执行指令后，执行程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器401中，或者由处理器401实现。

处理器401可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器401中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器401可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器402，处理器401读取存储器402中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的进行粒子渲染方法方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种粒子渲染方法，其特征在于，包括：

将用于显示粒子效果的粒子空间划分为多个区块；

根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；

按照每个所述区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个所述区块进行渲染，得到所述粒子空间中的粒子效果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将用于显示粒子渲染效果的粒子空间划分为多个区块的步骤，包括：

根据粒子数量确定粒子级别；

根据所述粒子级别以及相机与粒子空间中心的距离计算分级分块参数；

通过所述分级分块参数将所述粒子空间划分为多个所述区块。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹的步骤，包括：

根据所述粒子类型确定每个区块中的粒子的初始位置类型以及运行趋势类型；

根据所述初始位置类型以及所述运行趋势类型计算每个所述区块中的粒子运行轨迹。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始位置类型包括圆形、方形或球形；所述运行趋势类型包括直线、弧形或随机。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按照每个所述区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个所述区块进行渲染的步骤，包括：

根据所述分级分块参数创建Promise对象；

通过所述Promise对象按照每个所述区块的粒子运行轨迹对每个所述区块分别进行渲染。

6.根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述分级分块参数为每个所述区块中的粒子分配内存。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过所述Promise对象按照每个所述区块的粒子运行轨迹对每个所述区块分别进行渲染过程中，还包括：

对每个所述区块中的粒子运行状态进行更新。

8.一种粒子渲染装置，其特征在于，包括：

视图计算模块，用于将用于显示粒子效果的粒子空间划分为多个区块；

粒子管理模块，用于根据粒子类型分别计算每个区块中的粒子运行轨迹；

粒子更新模块，用于按照每个所述区块的粒子运行轨迹，通过异步渲染方式对各个所述区块进行渲染，得到所述粒子空间中的粒子效果。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令以实现权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现权利要求1-7任一项所述的方法。