CN109960840A - 一种交界面气泡的仿真方法、终端设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于图像处理技术领域，提供了一种交界面气泡的仿真方法、终端设备及存储介质，所述方法包括：根据所述气体粒子当前的位置，搜索所述气体粒子预设邻域内的液体粒子，根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子，若确定所述气体粒子为泡沫粒子，根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，所述泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，并记录所述泡沫粒子更新后的状态参数，根据所述泡沫粒子更新后的状态参数实时渲染生成泡沫，通过本申请可以提高交界面气泡仿真的精度。
Description
技术领域
本申请属于图像处理技术领域，尤其涉及一种交界面气泡的仿真方法、终端设备及存储介质。
背景技术
流体仿真是计算机图形学的研究热点之一，在动画、游戏及电影特效等领域具有重要应用。目前流体仿真有多种方法，其中光滑粒子流体动力学(Smoothed ParticleHydrodynamics，SPH)方法是最为常用的方法之一。
液体产生气泡的现象在生活中随处可见，因此，在流体仿真中加入气泡会获得更真实的视觉效果。然而，目前交界面气泡的仿真方法精度较差、失真的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种交界面气泡的仿真方法、终端设备及存储介质，以解决目前交界面气泡的仿真方法精度较差、失真的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种交界面气泡的仿真方法，包括：
a、建立液体粒子仿真模型，并根据所述液体粒子仿真模型计算液体粒子的受力，通过所述液体粒子的受力控制液体中液体粒子运动，并记录每个液体粒子实时的状态参数；
b、建立气体粒子仿真模型，并根据所述气体粒子仿真模型计算气体粒子的受力，通过所述气体粒子的受力控制气体中气体粒子运动，并记录每个气体粒子实时的状态参数；
c、根据所述气体粒子当前的位置，搜索所述气体粒子预设邻域内的液体粒子；
d、根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子；
e、若确定所述气体粒子为泡沫粒子，根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，所述泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，并记录所述泡沫粒子更新后的状态参数；
f、根据所述泡沫粒子更新后的状态参数实时渲染生成泡沫。
本申请实施例的第二方面提供了一种终端设备，包括：
液体粒子模型建立模块，用于建立液体粒子仿真模型，并根据所述液体粒子仿真模型计算液体粒子的受力，通过所述液体粒子的受力控制液体中液体粒子运动，并记录每个液体粒子实时的状态参数；
气体粒子模型建立模块，用于建立气体粒子仿真模型，并根据所述气体粒子仿真模型计算气体粒子的受力，通过所述气体粒子的受力控制气体中气体粒子运动，并记录每个气体粒子实时的状态参数；
邻域搜索模块，用于根据所述气体粒子当前的位置，搜索所述气体粒子预设邻域内的液体粒子；
泡沫粒子确定模块，用于根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子；
更新模块，用于若确定所述气体粒子为泡沫粒子，根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，所述泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，并记录所述泡沫粒子更新后的状态参数；
泡沫渲染模块，用于根据所述泡沫粒子更新后的状态参数实时渲染生成泡沫。
本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现本申请实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现本申请实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
本申请实施例通过建立的液体粒子仿真模型控制液体粒子运动，通过建立的气体粒子仿真模型控制气体粒子运动，根据气体粒子当前的位置，搜索气体粒子附近的液体粒子，根据气体粒子和液体粒子的位置确定气体粒子是否为泡沫粒子，若为泡沫粒子，则根据泡沫粒子最近的液体粒子的运动状态更新泡沫粒子重力方向上的位置和速度，泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，根据实时更新的泡沫粒子的状态参数实时渲染生成泡沫，在仿真的过程中加入了泡沫，使得液体和固体交界面的仿真更精确、逼真。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的一种交界面气泡的仿真方法的实现流程示意图；
图2是本申请又一实施例提供的一种交界面气泡的仿真方法的实现流程示意图；
图3是本申请一实施例提供的终端设备的示意框图；
图4是本申请又一实施例提供的终端设备的示意框图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1是本申请一实施例提供的交界面气泡的仿真方法的实现流程示意图，本申请实施例主要描述气体和液体交界面的气泡仿真方法，如图所示该方法可以包括以下步骤：
步骤S101，建立液体粒子仿真模型，并根据所述液体粒子仿真模型计算液体粒子的受力，通过所述液体粒子的受力控制液体中液体粒子运动，并记录每个液体粒子实时的状态参数。
在本申请实施例中，所述液体粒子仿真模型为液体中的液体粒子的受力模型，液体中的液体粒子受到的作用力包括：压力、重力、粘性力、表面张力，即液体粒子是由受到的压力、重力、粘性力、表面张力进行运动的。
作为本申请一实施例，液体粒子受到的压力、重力、粘性力、表面张力：
所述液体粒子受到的压力为：
所述液体粒子受到的粘性力为：
所述液体粒子受到的表面张力为：
其中，表示液体粒子i受到的压力，表示液体粒子i受到的粘性力，表示液体粒子i受到的表面张力，mj表示液体粒子i邻域内的液体粒子j的质量，pi＝k(ρi-ρ0)，pj＝k(ρj-ρ0)，W(ri-rj,h)表示表示光滑核函数，ri表示液体粒子i的位置，rj表示液体粒子j的位置，h表示表示光滑核半径，μ代表粘度系数，v代表速度，σ表示表面张力系数，ρi表示液体粒子i的密度，ρj表示液体粒子j的密度，ρ0表示剩余密度，k表示气体常量，n表示粒子的法向量。
液体中的液体粒子可以根据本身所受到的作用力进行运动，液体粒子在运动过程中会将各个状态参数实时存储。
步骤S102，建立气体粒子仿真模型，并根据所述气体粒子仿真模型计算气体粒子的受力，通过所述气体粒子的受力控制气体中气体粒子运动，并记录每个气体粒子实时的状态参数。
在本申请实施例中，也需要建立气体粒子仿真模型，气体粒子仿真模型也是气体粒子所受到的作用力，例如，压力、凝聚力、拉力、浮力、重力；
作为本申请一实施例，气体粒子受到的压力、凝聚力、拉力、浮力、重力：
所述气体粒子受到的压力为：
气体粒子受到的凝聚力为：
气体粒子受到的拉力为：
气体粒子受到的浮力为：
气体粒子的速度
其中，mi表示粒子i的质量，mj表示粒子i邻域内的粒子j的质量，pi＝k(ρi-ρ0)，pj＝k(ρj-ρ0)，ρi表示粒子i的密度，ρj表示粒子j的密度，ρ0表示剩余密度，W(ri-rj,h)表示光滑核函数，ri表示粒子i的位置，rj表示粒子j的位置，h表示光滑核半径，vi表示粒子i速度，gi表示重力加速度，xij＝xi-xj，xij表示粒子i与邻域粒子j的位移差，vij＝vi-vj，ni表示在粒子i支持半径内的气体粒子数目，kb，kc，kd，kv，kmax为可调节的参数。
需要说明的是，在根据所述液体粒子仿真模型计算液体粒子的受力时，i和j分别表示液体粒子i和j，在根据所述气体粒子仿真模型计算气体粒子的受力时，i和j分别表示气体粒子i和j。同理，其它的参数基于该规则类推，当然，实际应用中，还可以将液体粒子设置为i和j，气体粒子设置为其它字符。
气体粒子的状态参数包括：该气体粒子的序号、状态、生命值、质量、密度、位置矢量、速度矢量、加速度矢量、压力、凝聚力、浮力、拉力、最近的液体粒子的指针等。当然在实际应用中，可以仅仅包括其中的一部分参数。
步骤S103，根据所述气体粒子当前的位置，搜索所述气体粒子预设邻域内的液体粒子。
在本申请实施例中，可以设置一个范围，搜索气体粒子预设邻域内的其它液体粒子，邻域表示的是一个特殊的区间，即以某个点a为中心点任何开区间称为该点a的邻域，假设预设一个值b，点a的b邻域就是开区间(a-b，a+b)，点a就是邻域的中心，b为邻域的半径。当然实际中，还可以设置点a的去心b邻域，即扣除中心点。
步骤S104，根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子。
在本申请实施例，可以从所述气体粒子预设邻域内的液体粒子中找出重力方向上位置最高的液体粒子，若所述气体粒子的位置高于所述重力方向上位置最高的液体粒子的位置，则所述气体粒子为泡沫粒子。重力方向也可以广义的理解为竖直方向，不限制于在该气体的下方还是上方，重力方向表示的是重力所在的直线上的方向，包括该直线的上方和下方。如果该气体粒子预设邻域内的液体粒子中竖直方向上位置最高的液体粒子比该气体粒子的位置高，则气体粒子在液体的内部，是以气泡的形式存在，如果所述气体粒子的位置高于所述重力方向上位置最高的液体粒子的位置，表示该气体粒子在液体表面，称之为悬浮的气泡，即泡沫。这样，就可以将该气体粒子称为泡沫粒子。
步骤S105，若确定所述气体粒子为泡沫粒子，根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，所述泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，并记录所述泡沫粒子更新后的状态参数。
在本申请实施例中，如果定义为了泡沫粒子，则该泡沫粒子的仿真模型局不能完全按照气体粒子仿真模型，需要作出一些改变，因为泡沫粒子破裂前会悬浮在液体表面，所以，竖直方向的位置和速度会受到最近的液体粒子的影响，所以，需要根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，其它方向上的受力继续根据建立的气体粒子仿真模型更新，更新结束后，需要继续记录所述泡沫粒子更新后的状态参数。
步骤S106，根据所述泡沫粒子更新后的状态参数实时渲染生成泡沫。
在本申请实施例，泡沫粒子的状态参数实时更新，同时根据实时更新的泡沫粒子的状态参数实时渲染生成泡沫。
重复步骤S103至步骤S106，直到预先设置的所述泡沫粒子的寿命终止；
在所述泡沫粒子的寿命终止时，所述泡沫粒子所在的泡沫中的其它泡沫粒子的寿命也终止，所述泡沫粒子所在的泡沫消失。
在本申请实施例中，由于泡沫就是悬浮在液体表面的气泡，实际中，会随机破裂消失的，所以不可能会一直存在，本申请实施例为泡沫粒子设置了寿命，可以设置该泡沫粒子存在的时间，当某个气体粒子被定义被泡沫粒子时，开始计时，到达随机设置的时间时，该泡沫粒子寿命结束；还可以设置循环的次数，当某个气体粒子被定义被泡沫粒子时，开始计算循环次数，到达随机设置的循环次数时，该泡沫粒子寿命结束。
由于一个泡沫是由多个泡沫粒子组成的，所以当一个泡沫破裂后，构成这个泡沫的所有泡沫粒子应该都消失，所以本申请实施例设定当一个泡沫粒子寿命终止时，与它在一定距离范围内的其它泡沫粒子的寿命也终止，随它一起消失，以更形象地模拟一个泡沫的破裂消失。
本申请实施例通过建立的液体粒子仿真模型控制液体粒子运动，通过建立的气体粒子仿真模型控制气体粒子运动，根据气体粒子当前的位置，搜索气体粒子附近的液体粒子，根据气体粒子和液体粒子的位置确定气体粒子是否为泡沫粒子，若为泡沫粒子，则根据泡沫粒子最近的液体粒子的运动状态更新泡沫粒子重力方向上的位置和速度，泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，根据实时更新的泡沫粒子的状态参数实时渲染生成泡沫，在仿真的过程中加入了泡沫，使得液体和固体交界面的仿真更精确、逼真。
图2是本申请又一实施例提供的交界面气泡的仿真方法的流程示意图，本申请实施例主要描述液体和固体交界面的气泡仿真方法，如图所示该方法可以包括以下步骤：
步骤S201，设置所述液体与固体的碰撞场景，并将碰撞交界面处所述固体中的固体粒子在碰撞方向上的速度分量设置为0。
在本申请实施例中，还增加了液体和固体碰撞交界面处的气泡的仿真，因为固体以一定速度在液体中下落，固体周围会产生气泡。本申请实施例通过一个方法实现碰撞检测，即令速度矢量在碰撞方向的分量为零，而保留与碰撞方向垂直的分量，来实现液体粒子和气体粒子遇到固体界面便会避让的耦合效果。
步骤S202，随机选取所述碰撞交界面处的固体粒子，并获取随机选取的固体粒子预设邻域内的液体粒子。
步骤S203，在所述固体粒子预设邻域内的液体粒子的位置生产一个气体粒子，根据生成的所有气体粒子渲染生成气泡。
在本申请实施例中，为了生成气体粒子，我们可以随机地选取碰撞交界面处固体粒子的预设邻域内的液体粒子，然后在该液体粒子位置处生成一个气体粒子，以表现在固体界面周围产生气泡的效果。
当然，当产生了气泡之后，相当于有气体滞留在液体内部，气体和液体之间可以按照图1所示的实施例中的方式，通过判断气体粒子和预设邻域内的其它液体粒子之间的位置关系从而确定是否为泡沫粒子，如为泡沫粒子，则可以按照图1所示实施例的方式渲染生成泡沫，实现液体、固体、气体多相交界面中气泡的仿真。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
图3是本申请一实施例提供的终端设备的示意框图，为了便于说明，仅示出与本申请实施例相关的部分。
该终端设备3可以是内置于手机、笔记本等现有的终端设备内的软件单元、硬件单元或者软硬结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到所述手机、笔记本等现有的终端设备中，还可以作为独立的终端设备存在。
所述终端设备3包括：
液体粒子模型建立模块31，用于建立液体粒子仿真模型，并根据所述液体粒子仿真模型计算液体粒子的受力，通过所述液体粒子的受力控制液体中液体粒子运动，并记录每个液体粒子实时的状态参数；
气体粒子模型建立模块32，用于建立气体粒子仿真模型，并根据所述气体粒子仿真模型计算气体粒子的受力，通过所述气体粒子的受力控制气体中气体粒子运动，并记录每个气体粒子实时的状态参数；
邻域搜索模块33，用于根据所述气体粒子当前的位置，搜索所述气体粒子预设邻域内的液体粒子；
泡沫粒子确定模块34，用于根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子；
更新模块35，用于若确定所述气体粒子为泡沫粒子，根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，所述泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，并记录所述泡沫粒子更新后的状态参数；
泡沫渲染模块36，用于根据所述泡沫粒子更新后的状态参数实时渲染生成泡沫。
可选的，所述终端设备3还包括：
循环模块37，用于控制所述邻域搜索模块、所述泡沫粒子确定模块、所述更新模块、所述泡沫渲染模块循环执行，直到预先设置的所述泡沫粒子的寿命终止；
所述泡沫渲染模块36还用于，在所述泡沫粒子的寿命终止时，所述泡沫粒子所在的泡沫中的其它泡沫粒子的寿命也终止，所述泡沫粒子所在的泡沫消失。
可选的，所述泡沫粒子确定模块34还用于：
从所述气体粒子预设邻域内的液体粒子中找出重力方向上位置最高的液体粒子，若所述气体粒子的位置高于所述重力方向上位置最高的液体粒子的位置，则所述气体粒子为泡沫粒子。
可选的，所述终端设备3还包括：
设置模块38，用于设置所述液体与固体的碰撞场景，并将碰撞交界面处所述固体中的固体粒子在碰撞方向上的速度分量设置为0；
气泡渲染模块39，用于随机选取所述碰撞交界面处的固体粒子，并获取随机选取的固体粒子预设邻域内的液体粒子，在所述固体粒子预设邻域内的液体粒子的位置生产一个气体粒子，根据生成的所有气体粒子渲染生成气泡。
可选的，所述液体粒子仿真模型包括：
液体粒子受到的压力、重力、粘性力、表面张力：
所述液体粒子受到的压力为：
所述液体粒子受到的粘性力为：
所述液体粒子受到的表面张力为：
其中，表示液体粒子i受到的压力，表示液体粒子i受到的粘性力，表示液体粒子i受到的表面张力，mj表示液体粒子i邻域内的液体粒子j的质量，pi＝k(ρi-ρ0)，pj＝k(ρj-ρ0)，W(ri-rj,h)表示表示光滑核函数，ri表示液体粒子i的位置，rj表示液体粒子j的位置，h表示表示光滑核半径，μ代表粘度系数，v代表速度，σ表示表面张力系数，ρi表示液体粒子i的密度，ρj表示液体粒子j的密度，ρ0表示剩余密度，k表示气体常量，n表示粒子的法向量。
可选的，所述气体粒子仿真模型包括：
气体粒子受到的压力、凝聚力、拉力、浮力、重力：
所述气体粒子受到的压力为：
气体粒子受到的凝聚力为：
气体粒子受到的拉力为：
气体粒子受到的浮力为：
气体粒子的速度
其中，mi表示粒子i的质量，mj表示粒子i邻域内的粒子j的质量，pi＝k(ρi-ρ0)，pj＝k(ρj-ρ0)，ρi表示粒子i的密度，ρj表示粒子j的密度，ρ0表示剩余密度，W(ri-rj,h)表示光滑核函数，ri表示粒子i的位置，rj表示粒子j的位置，h表示光滑核半径，vi表示粒子i速度，gi表示重力加速度，xij＝xi-xj，xij表示粒子i与邻域粒子j的位移差，vij＝vi-vj，ni表示在粒子i支持半径内的气体粒子数目，kb，kc，kd，kv，kmax为可调节的参数。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述终端设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图4是本申请又一实施例提供的终端设备的示意框图。如图4所示，该实施例的终端设备4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个交界面气泡的仿真方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S106。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述终端设备实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块31至36的功能。
示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述终端设备4中的执行过程。例如，所述计算机程序42可以被分割成液体粒子模型建立模块、气体粒子模型建立模块、邻域搜索模块、泡沫粒子确定模块、更新模块、泡沫渲染模块。
所述液体粒子模型建立模块，用于建立液体粒子仿真模型，并根据所述液体粒子仿真模型计算液体粒子的受力，通过所述液体粒子的受力控制液体中液体粒子运动，并记录每个液体粒子实时的状态参数；
所述气体粒子模型建立模块，用于建立气体粒子仿真模型，并根据所述气体粒子仿真模型计算气体粒子的受力，通过所述气体粒子的受力控制气体中气体粒子运动，并记录每个气体粒子实时的状态参数；
所述邻域搜索模块，用于根据所述气体粒子当前的位置，搜索所述气体粒子预设邻域内的液体粒子；
所述泡沫粒子确定模块，用于根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子；
所述更新模块，用于若确定所述气体粒子为泡沫粒子，根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，所述泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，并记录所述泡沫粒子更新后的状态参数；
所述泡沫渲染模块，用于根据所述泡沫粒子更新后的状态参数实时渲染生成泡沫。
其它模块或者单元可参照图3所示的实施例中的描述，在此不再赘述。
所述终端设备包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端设备4的一个示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。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。
所述存储器41可以是所述终端设备4的内部存储单元，例如终端设备4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述终端设备4的外部存储设备，例如所述终端设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述终端设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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，在本申请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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种交界面气泡的仿真方法，其特征在于，包括：
a、建立液体粒子仿真模型，并根据所述液体粒子仿真模型计算液体粒子的受力，通过所述液体粒子的受力控制液体中液体粒子运动，并记录每个液体粒子实时的状态参数；
b、建立气体粒子仿真模型，并根据所述气体粒子仿真模型计算气体粒子的受力，通过所述气体粒子的受力控制气体中气体粒子运动，并记录每个气体粒子实时的状态参数；
c、根据所述气体粒子当前的位置，搜索所述气体粒子预设邻域内的液体粒子；
d、根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子；
e、若确定所述气体粒子为泡沫粒子，根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，所述泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，并记录所述泡沫粒子更新后的状态参数；
f、根据所述泡沫粒子更新后的状态参数实时渲染生成泡沫。
2.如权利要求1所述的交界面气泡的仿真方法，其特征在于，在步骤f之后，还包括：
重复步骤c至步骤f，直到预先设置的所述泡沫粒子的寿命终止；
在所述泡沫粒子的寿命终止时，所述泡沫粒子所在的泡沫中的其它泡沫粒子的寿命也终止，所述泡沫粒子所在的泡沫消失。
3.如权利要求1所述的交界面气泡的仿真方法，其特征在于，所述根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子包括：
从所述气体粒子预设邻域内的液体粒子中找出重力方向上位置最高的液体粒子，若所述气体粒子的位置高于所述重力方向上位置最高的液体粒子的位置，则所述气体粒子为泡沫粒子。
4.如权利要求1所述的交界面气泡的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法还包括：
设置所述液体与固体的碰撞场景，并将碰撞交界面处所述固体中的固体粒子在碰撞方向上的速度分量设置为0；
随机选取所述碰撞交界面处的固体粒子，并获取随机选取的固体粒子预设邻域内的液体粒子，在所述固体粒子预设邻域内的液体粒子的位置生产一个气体粒子，根据生成的所有气体粒子渲染生成气泡。
5.如权利要求1所述的交界面气泡的仿真方法，其特征在于，所述液体粒子仿真模型包括：
液体粒子受到的压力、重力、粘性力、表面张力：
所述液体粒子受到的压力为：
所述液体粒子受到的粘性力为：
所述液体粒子受到的表面张力为：
其中，fi pressure表示液体粒子i受到的压力，fi viscosity表示液体粒子i受到的粘性力，fi surface表示液体粒子i受到的表面张力，mj表示液体粒子i邻域内的液体粒子j的质量，pi＝k(ρi-ρ0)，pj＝k(ρj-ρ0)，W(ri-rj,h)表示表示光滑核函数，ri表示液体粒子i的位置，rj表示液体粒子j的位置，h表示表示光滑核半径，μ代表粘度系数，v代表速度，σ表示表面张力系数，ρi表示液体粒子i的密度，ρj表示液体粒子j的密度，ρ0表示剩余密度，k表示气体常量，n表示粒子的法向量。
6.如权利要求1所述的交界面气泡的仿真方法，其特征在于，所述气体粒子仿真模型包括：
气体粒子受到的压力、凝聚力、拉力、浮力、重力：
所述气体粒子受到的压力为：
气体粒子受到的凝聚力为：
气体粒子受到的拉力为：
气体粒子受到的浮力为：
气体粒子的速度
其中，mi表示粒子i的质量，mj表示粒子i邻域内的粒子j的质量，pi＝k(ρi-ρ0)，pj＝k(ρj-ρ0)，ρi表示粒子i的密度，ρj表示粒子j的密度，ρ0表示剩余密度，W(ri-rj,h)表示光滑核函数，ri表示粒子i的位置，rj表示粒子j的位置，h表示光滑核半径，vi表示粒子i速度，gi表示重力加速度，xij＝xi-xj，xij表示粒子i与邻域粒子j的位移差，vij＝vi-vj，ni表示在粒子i支持半径内的气体粒子数目，kb，kc，kd，kv，kmax为可调节的参数。
7.一种终端设备，其特征在于，包括：
液体粒子模型建立模块，用于建立液体粒子仿真模型，并根据所述液体粒子仿真模型计算液体粒子的受力，通过所述液体粒子的受力控制液体中液体粒子运动，并记录每个液体粒子实时的状态参数；
气体粒子模型建立模块，用于建立气体粒子仿真模型，并根据所述气体粒子仿真模型计算气体粒子的受力，通过所述气体粒子的受力控制气体中气体粒子运动，并记录每个气体粒子实时的状态参数；
邻域搜索模块，用于根据所述气体粒子当前的位置，搜索所述气体粒子预设邻域内的液体粒子；
泡沫粒子确定模块，用于根据所述气体粒子预设邻域内的液体粒子当前的位置与所述气体粒子当前的位置之间的关系，确定所述气体粒子是否为泡沫粒子；
更新模块，用于若确定所述气体粒子为泡沫粒子，根据所述泡沫粒子最近的液体粒子实时的状态参数更新所述泡沫粒子重力方向上的位置和速度，所述泡沫粒子其它方向上的受力根据建立的气体粒子仿真模型更新，并记录所述泡沫粒子更新后的状态参数；
泡沫渲染模块，用于根据所述泡沫粒子更新后的状态参数实时渲染生成泡沫。
8.如权利要求7所述的终端设备，其特征在于，还包括：
循环模块，用于控制所述邻域搜索模块、所述泡沫粒子确定模块、所述更新模块、所述泡沫渲染模块循环执行，直到预先设置的所述泡沫粒子的寿命终止；
所述泡沫渲染模块还用于，在所述泡沫粒子的寿命终止时，所述泡沫粒子所在的泡沫中的其它泡沫粒子的寿命也终止，所述泡沫粒子所在的泡沫消失。
9.一种移动终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
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| CN201711434244.0A CN109960840B (zh) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | 一种交界面气泡的仿真方法、终端设备及存储介质 |
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