CN111986303A - 流体渲染方法、装置、存储介质及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种流体渲染方法、装置、存储介质及终端设备，该方法包括获取待渲染的水面模型，水面模型中包括流体；根据水面模型中目标区域的位置信息，确定目标区域对应的位置偏移，位置偏移用于表征目标区域处的流体的波动值；获取预设贴图，并根据预设贴图，确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值；根据位置偏移、波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。本申请通过结合目标区域的位置偏移以及波纹的目标颜色值和目标明度值进行流体渲染，可以更真实地表示流体的波动情况以及波纹颜色，从而提高流体波纹的动态表现效果，提高流体的渲染质量。

Description

流体渲染方法、装置、存储介质及终端设备

技术领域

本申请涉及渲染技术领域，尤其涉及一种流体渲染方法、装置、存储介质及终端设备。

背景技术

渲染是指利用计算机图像生成技术，通过对计算机中数据化物体的几何模型附上一定的材质、纹理及色彩等计算图形元素，在一定的光源设置条件下计算生成具有真实感的物体状态的场景图像。

随着科技水平的发展，用户对游戏界面中自然场景的真实感要求越来越高。自然场景可以分为静态环境和动态环境，其中动态环境包括流体，具体例如水等。

然而，现有的游戏自然场景中，流体波纹的动态表现比较差，从而影响动态环境的渲染效果，降低渲染质量。

发明内容

本申请提供一种流体渲染方法、装置、存储介质及终端设备，用以解决现有技术存在的渲染效果差的问题。

一方面，本申请提供一种流体渲染方法，包括：

获取待渲染的水面模型，所述水面模型中包括流体；

根据所述水面模型中目标区域的位置信息，确定所述目标区域对应的位置偏移，所述位置偏移用于表征所述目标区域处的流体的波动值；

获取预设贴图，并根据所述预设贴图，确定所述流体的波纹的目标颜色值和目标明度值；

根据所述位置偏移、所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染。

另一方面，本申请提供一种流体渲染装置，包括：

模型获取模块，用于获取待渲染的水面模型，所述水面模型中包括流体；

偏移确定模块，用于根据所述水面模型中目标区域的位置信息，确定所述目标区域对应的位置偏移，所述位置偏移用于表征所述目标区域处的流体的波动值；

颜色确定模块，用于获取预设贴图，并根据所述预设贴图，确定所述流体的波纹的目标颜色值和目标明度值；

流体渲染模块，用于根据所述位置偏移、所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染。

另一方面，本申请提供一种终端设备，包括：

处理器、存储器、显示器；

存储器用于存储程序和数据，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行所述程序时实现上述的流体渲染方法。

另一方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述的流体渲染方法。

本申请提供的流体渲染方法、装置、存储介质及终端设备，该方法包括获取待渲染的水面模型，水面模型中包括流体；根据水面模型中目标区域的位置信息，确定目标区域对应的位置偏移，位置偏移用于表征目标区域处的流体的波动值；获取预设贴图，并根据预设贴图，确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值；根据位置偏移、波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。本申请通过结合目标区域的位置偏移以及波纹的目标颜色值和目标明度值进行流体渲染，可以更真实地表示流体的波动情况以及波纹颜色，从而提高流体波纹的动态表现效果，提高流体的渲染质量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为国画风格的包含水的场景的示例图；

图2为现有技术渲染的包含水的场景的示例图；

图3为本申请实施例提供的流体渲染方法的示意图；

图4为本申请实施例中根据水面模型中目标区域的位置信息确定位置偏移的示意图；

图5为本申请实施例中根据时间信息、位置信息和波浪强度值，确定位置偏移的示意图；

图6为本申请实施例中流体的波动效果的示意图；

图7为本申请实施例中根据预设贴图确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值的示意图；

图8为本申请实施例中预设贴图的示例图；

图9为本申请实施例中确定波纹的目标颜色值和目标明度值的示意图；

图10为本申请实施例中根据位置偏移和波纹的目标颜色值和目标明度值对流体进行渲染的示意图；

图11为本申请实施例中确定波纹的其他信息的示意图；

图12为本申请实施例提供的流体渲染方法的另一示意图；

图13为本申请实施例中第一特性的示意图；

图14为本申请实施例中第二特性的示意图；

图15为本申请实施例中确定流体和其他物体交互的目标透明度的示意图；

图16为本申请实施例提供的流体渲染方法的另一示意图；

图17为本申请实施例中确定流体对应的目标扰动数据的示意图；

图18为本申请实施例中确定流体对应的目标扰动数据的示意图；

图19为本申请实施例中确定波纹的其他信息的另一示意图；

图20为通过本申请方法进行流体渲染后得到的场景实例图；

图21为本申请实施例提供的流体渲染装置的示意图；

图22为本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本申请实施例中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

近年来真实感自然景物的模拟成为了计算机图形学领域研究的热点和难点。在当今的游戏场景中，为了呈现更为逼真的自然环境，通常需要对自然环境进行建模，然后进行动态模拟或静态模拟。现有技术中，关于流体的渲染是通过对渲染软件添加或者自行编辑流体计算插件，输入的流体参数较为简单，如流量、速度、密度等，再经由一些经验性、概率性计算方法得到流体的流动几何形状和密度分布。然而，上述方法对于流体细节区域(如水波纹)的形状、性质描述以及流固耦合变形等其他流体运动情况无法给出足够准确结果，使得流体的动态效果比较差，导致现有技术存在渲染效果差、质量低的问题。

以国画风格的游戏场景为例，国画风格的游戏场景通常包含大量与水有关的场景，由于国画属于比较写意的画法，真实国画中的水具备独特的特性和意境，如笔触效果，平面化效果等。

图1为国画风格的包含水的场景的示例图，如图1所示，国画中的水，在形上有现实水的部分特征，其通过线条的排列勾勒出造型和波浪效果，具体例如图1中的P1区域。此外，在水与石头接触的区域，还包括石头造成的扰流线条等，具体例如图1中的P2区域。图2为现有技术渲染的包含水的场景的示例图，如图2所示，现有技术在进行渲染时，是倾向于采用水墨的风格进行渲染处理。

通过对比图1和图2，可以看出：(1)国画属于比较写意的画法，画法比较概括，讲究意境；而现有技术的表现手法偏写实，且加入了反射折射的内容，虽然满足水的真实特定，但是无法达到国画的写意效果。(2)国画中水波纹的范围，并不是所有区域都有水的线条，而是在必要的地方勾勒，其他区域留白，通过简单的笔触来表现水的韵味；而现有技术中，几乎整个水面都包含波纹，从而导致缺少国画的韵味。(3)国画中波纹形体的变现，通常只需要勾勒出水流方向以及石头的扰流影响即可，无需复杂和细碎的形体；而现有技术包括真实计算的顶点、法线等，从而无法达到国画的简练意境。

因此，现有技术对于水的表现手法与国画不同，从而使得现有技术渲染得到的水的场景无法达到国画中通过线条勾勒所凸显的独特特性和意境。

本申请提供的流体渲染方法、装置、存储介质及终端设备，旨在解决现有技术的如上技术问题。本申请提供一种流体渲染方法，包括获取待渲染的水面模型，水面模型中包括流体；根据水面模型中目标区域的位置信息，确定目标区域对应的位置偏移，位置偏移用于表征目标区域处的流体的波动值；获取预设贴图，并根据预设贴图，确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值；根据位置偏移、波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。本申请通过结合目标区域的位置偏移以及波纹的目标颜色值和目标明度值进行流体渲染，可以更真实地表示流体的波动情况以及波纹颜色，从而提高流体波纹的动态表现效果，提高流体的渲染质量。

本申请实施例的整体思路是：通过确定水面模型中需要渲染的流体在目标区域处的波动值，以及该流体的波纹的目标颜色值和目标明度值，从而根据该波动值和目标颜色值和目标明度值对流体进行渲染。通过上述方式对流体进行渲染后，流体的波纹以及波动效果会更加真实，从而使流体的动态显示效果较好。

可以理解，本申请中流体渲染方法的处理步骤可以由终端或者服务器实现，具体可以是通过渲染引擎实现，其中，渲染引擎可以包括但不限于UE4(Unreal Engine 4，虚幻4引擎)、Maya、Unity3D等。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图3为本申请实施例提供的流体渲染方法的示意图，如图3所示，该方法主要包括以下步骤：

S100、获取待渲染的水面模型，水面模型中包括流体。

其中，水面即水的表面，流体具体可以是水。水面模型可以是应用于3D画面的模型，也可以是应用于2D画面的模型，在此不做限定。

水面模型具体可以是一个正方形平面，布线较多且平均，UV完全展平放在0，1象限即可。其中，UV是指u,v纹理贴图坐标的简称(和空间模型的X,Y,Z轴类似)，它定义了模型上每个点的位置信息，这些点与模型是相互联系的,以决定表面纹理贴图的位置。

S200、根据水面模型中目标区域的位置信息，确定目标区域对应的位置偏移，位置偏移用于表征目标区域处的流体的波动值；

其中，目标区域是指包括水波纹的区域。在表现动态的水波纹时，可以通过目标区域的流体波动实现，因此，可以根据目标区域的位置信息确定流体在该目标区域的波动值，即确定目标位置的位置偏移。

S300、获取预设贴图，并根据预设贴图，确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值。

其中，预设贴图是指表示水波纹的线条。在表现动态的水波纹时，除了表现流体波动外，还包括流体的颜色和明度，即流体波纹的颜色和明度。因此，可以根据获取的预设贴图来确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值。

S500、根据位置偏移、波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。

在确定流体在目标区域的位置偏移以及波纹的目标颜色值和目标明度值之后，根据该位置偏移和目标颜色值和目标明度值对流体进行渲染，即可起到通过线条来动态表示水面模型中流体的目的。

本实施例提供一种流体渲染方法，在获取水面模型后，根据水面模型中目标区域的位置信息，确定用于表征流体在目标区域处波动值的位置偏移，然后根据获取的预设贴图确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值，最后根据位置偏移、波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。本实施例通过结合目标区域的位置偏移以及波纹的目标颜色值和目标明度值进行流体渲染，可以更真实地表示流体的波动情况以及波纹颜色，从而提高流体波纹的动态表现效果，提高流体的渲染质量。

在一些实施例中，在通过渲染引擎实现本申请的流体渲染方法时，还包括：进行非真实渲染设置。非真实渲染是区别于常规的基于物理渲染，非真实渲染通过去掉一部分真实的物理属性，可以保留所需要展示的属性，例如水和物体(如石头)交互的部分。

具体的，在通过渲染引擎进行材质设置时，由于水具有半透明属性，在混合模式(Blend Mode)下选择半透明模式(Translucent)。另外，由于国画中材质要去除真实光影，而无需接受灯光照明，在着色模型(Shading Mode)下选择无光模式(Unlit)。在材质节点计算后最终输出时，使用自发光颜色，透明深度计算输出使用不透明度，可以使得材质将不受引擎中的灯光影响。

本实施例中，通过进行非真实渲染设置，可以使得水面模型中流体的渲染效果更接近国画效果，从而提高流体的渲染质量。

在一些实施例中，对确定目标区域对应的位置偏移的处理流程进行解释说明。通过确定目标区域对应的位置偏移，可以得到大的水波的波动效果。

图4为本申请实施例中根据水面模型中目标区域的位置信息确定位置偏移的示意图，如图4所示，该处理流程具体包括：

S210、获取时间信息、目标区域的位置信息和目标区域的波浪强度值；

S220、根据时间信息、位置信息和波浪强度值，确定目标区域对应的位置偏移。

其中，时间信息具体是指时间变量。目标区域的位置信息是指目标区域的绝对世界位置，其包括X坐标和Y坐标。波浪强度值具体包括X坐标方向的波浪强度、Y坐标方向的波浪强度以及波浪整体速度。

图5为本申请实施例中根据时间信息、位置信息和波浪强度值，确定位置偏移的示意图，如图5所示，定义T表示时间变量，X和Y分别表示目标区域的位置坐标，V表示波浪整体速度，Str_X表示X坐标方向的波浪强度，Str_Y表示Y坐标方向的波浪强度，则位置偏移的确定过程包括：

S221，使用坐标X除以一个2的幂次方的整数变量，即X/2^n1，具体可以是例如1024等；

S222，使用坐标Y除以一个2的幂次方的整数变量，即Y/2^n2，具体可以是例如64等；

S223，使用波浪整体速度V乘以时间变量T，另外，若需要对基础速度值进行调整，可以乘以常数i1，即T*V*i1。例如，当0<i1<1，如i1＝0.2时，可以起到降低基础速度值的作用；当i1>1，如i1＝1.2时，可以起到提高基础速度值的作用。

S224，使用X/2^n1加上T*V*i1，即X/2^n1+T*V*i1，并进行正弦运算，即Sin(X/2^n1+T*V*i1)，再乘以X坐标方向的波浪强度Str_X，另外，若需要对基础波浪强度值进行调整，可以乘以常数i2，从而得到运算结果A1，即：

A1＝Sin(X/2^n1+T*V*i1)*Str_X*i2

其中，i2具体可以是大于1的值，例如3等。

S225，使用Y/2^n2加上T*V*i1，即Y/2^n2+T*V*i1，并进行正弦运算，即Sin(Y/2^n2+T*V*i1)，再乘以Y坐标方向的波浪强度Str_Y，从而得到运算结果A2，即：

A2＝Sin(Y/2^n2+T*V*i1)*Str_Y

S226、使用A1加上A2，得到波动值C1，即：

C1＝A1+A2＝Sin(X/2^n1+T*V*i1)*Str_X*i2+

Sin(Y/2^n2+T*V*i1)*Str_Y

在得到波动值C1后，最终的波动值C1由渲染引擎的世界场景位置偏移输出，即确定目标区域的位置偏移，从而可以使得流体在X方向和Y方向产生波动效果。

图6为本申请实施例中流体的波动效果的示意图，如图6所示，流体在X方向和Y方向均可以产生波动效果，且波动的方向、强度和频率都可以通过参数进行控制。

本实施例中，在根据时间信息、位置信息和波浪强度值确定位置偏移的过程中，时间变量T可以控制波动的频率；坐标X和坐标Y通过进行sin计算可以产生波动效果，波动的大小由X，Y各自对应的波浪强度控制，从而得到沿着X方向的波浪以及沿Y方向的波浪；X方向和Y方向最后的值链接在世界场景位置偏移上，从而可使水面模型的顶点产生波动效果。

在一些实施例中，对确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值的处理流程进行解释说明。

图7为本申请实施例中根据预设贴图确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值的示意图，如图7所示，该处理流程具体包括：

S310、获取预设贴图的alpha通道值；

S320、根据alpha通道值，分别确定波纹的初始颜色值和初始明度值；

S330、确定流体的颜色值和明度值；

S340、根据波纹的初始颜色值和流体的颜色值，确定波纹的目标颜色值，以及根据波纹的初始明度值和流体的明度值确定波纹的目标明度值。

其中，预设贴图即贴图纹理，预设贴图为黑白图，无颜色，其通过在alpha通道中画细节得到，可以模拟国画中的勾线笔触。

图8为本申请实施例中预设贴图的示例图，如图8所示，预设贴图的图案为全部纵向或者全部横向的、4方连续无接缝的线条，并且包括细节以及粗细明暗变化，从而，通过对预设贴图进行复制后得到的多份贴图可以进行线条衔接。

图9为本申请实施例中确定波纹的目标颜色值和目标明度值的示意图，如图9所示，定义Alpha表示预设贴图的alpha通道值，则波纹的目标颜色值和目标明度值的确定过程包括：

S321、使用Alpha乘以一个4维向量(RGBA颜色)RGBA1和一个可控的波纹亮度L1，得到波纹的初始颜色值和初始明度值A3，即：

A3＝Alpha*RGBA1*L1

S331、使用另一个4维向量(RGBA颜色)RGBA2乘以一个可控的整体亮度L2，得到流体的颜色值和明度值B3，即：

B3＝RGBA2*L2

S341、使用波纹的初始颜色值和初始明度值A3加上流体的颜色值和明度值B3，即可得到波纹的目标颜色值和目标明度值C3，即：

C3＝A3+B3＝Alpha*RGBA1*L1+RGBA2*L2

本实施例中，通过预设贴图的alpha通道值，结合两个4维向量以及两个可控的亮度，可以确定波纹的目标颜色值和目标明度值，从而使得波纹的渲染颜色可控，有助于提高渲染质量。

在一些实施例中，对流体渲染的处理流程进行解释说明。

图10为本申请实施例中根据位置偏移和波纹的目标颜色值和目标明度值对流体进行渲染的示意图，如图10所示，该处理流程具体包括：

S510、获取水面模型的UV重复度；

S520、根据UV重复度以及alpha通道值，确定波纹的其他信息，其他信息包括流速、方向或密度中的至少一种；

S530、根据位置偏移、目标颜色值、目标明度值和其他信息，对流体进行渲染。

其中，UV重复度是指预设贴图的重复次数，例如，当UV重复度为2时，则表示使用了2个相同的预设贴图。

图11为本申请实施例中确定波纹的其他信息的示意图，如图11所示，定义N表示UV重复度，并根据alpha通道值得到预设贴图的纹理坐标TexCoord，则波纹的其他信息的确定过程包括：

S521、使用预设贴图的纹理坐标TexCoord乘以UV重复度N，得到运算结果UVs，即：

UVs＝TexCoord*N

S522、使用运算结果UVs、水流方向以及旋转中心，通过定制旋转函数(CustomRotator)进行纹理旋转，再通过偏移函数(Panner)，结合水流速度进行偏移处理，从而可以确定波纹的流速、方向以及密度等。其中，旋转中心可以是例如(0.5,0.5)等。

通过上述处理，水纹笔触完成，完成对水面模型的渲染。

本实施例中，通过进行水纹笔触的渲染处理，可以使得水面模型中水波纹的渲染效果更接近国画效果，从而提高流体的渲染质量。

在一些实施例中，水面模型中还包括除流体之外的其他物体。因此，本实施例中，流体渲染还包括其他物体与流体的深度交互渲染处理。

图12为本申请实施例提供的流体渲染方法的另一示意图，如图12所示，流体渲染方法还包括：

S410、获取流体和其他物体的交互区域的边缘透明度和整体透明度；

S420、根据边缘透明度和整体透明度，确定流体的透明度；

S430、根据观察方向和顶点的全局空间法向量，确定观察角度；

S440、根据流体的透明度和观察角度，确定流体和其他物体的交互区域的目标透明度。

其中，边缘透明度类似于“岸边”等位置，岸边可以看到流体的底部，属于交互区域。整体透明度类似于“湖中”、“河中”等位置，湖中可能出现如“露出水面的石头或者树木”等，也属于交互区域。

相应的，S500根据位置偏移和波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染，包括：根据目标透明度、位置偏移、波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。

对于流体之外的其他物体，例如流体中的石头、树根等，其与流体存在交互，因此会对流体存在扰流的影响。

以流体为水为例，首先对水的深度以及透明度的特性进行解释说明，特性具体包括第一特性以及第二特性。

其中，第一特性具体为：当水的透明度为固定值时，在其他物体和水交互的地方，可以观察到两种材质的混合效果，在水面上固定高度观察时，水越深透明度越低，水越浅透明度越高。

图13为本申请实施例中第一特性的示意图，如图13所示，以其他物体为石头为例进行解释说明，黑色为石头本身的颜色，石头的颜色越深，表示石头观察得越清楚，透明度越高，即此处水越浅；石头的颜色越浅，表示石头观察得越不清楚，透明度越低，即此处水越深。

第二特性具体为：当第一特性确定不变时，观察对象的观察角度和水面的角度越垂直，观察对象观察物体的透明度将会越大；视角越接近水平面，夹角越小，观察对象观察物体的透明度越小。

图14为本申请实施例中第二特性的示意图，如图14所示，以其他物体为石头为例进行解释说明，观察对象分别以观察角度与水平面的夹角为a1和a2的第一视角以及第二视角观察石头时，其对应的透明度不同，具体为在a1<a2时，第一视角的透明度也小于第二视角的透明度。

图15为本申请实施例中确定流体和其他物体交互的目标透明度的示意图，如图15所示，该处理流程包括：

S421、基于第一特性，根据流体和其他物体交互区域的边缘透明度和整体透明度，确定流体的透明度，具体可以通过对边缘透明度和整体透明度进行深度衰减(Depth Fade)得到流体的透明度A4。

S431、基于第二特性，根据视线方向和顶点全局空间法向量的点乘得到观察角度B4。

S441、使用流体的透明度A4除以观察角度B4，并对计算结果进行clamp(0,1)运算，得到流体和其他物体交互的目标透明度C4，从而，根据目标透明度C4完成其他物体与流体的深度交互渲染处理。

其中，clamp(0,1)运算是指将计算结果限定在0到1的范围内，当计算结果小于0时，计算结果变为0；当计算结果在0到1之间时，计算结果保持不变；当计算结果大于1时，计算结果变为1。由于透明度的范围为0到1，通过对计算结果进行clamp(0,1)运算，可以保证得到的目标透明度C4符合相应的数值范围要求。

本实施例中，在水面模型中还包括除流体之外的其他物体时，通过进行其他物体与流体的深度交互渲染处理，可以进一步提高流体渲染质量。

在一些实施例中，水面模型中还包括除流体之外的其他物体。因此，本实施例中，流体渲染还包括其他物体对流体的扰流渲染处理。

图16为本申请实施例提供的流体渲染方法的另一示意图，如图16所示，流体渲染方法还包括：

S450、获取其他物体的位置信息；

S460、根据位置信息，分别确定流体和其他物体交互区域的法向量信息和距离信息，距离信息为流体与其他物体的距离；

S470、根据法向量信息和距离信息，确定流体对应的目标扰动数据。

相应的，S500根据位置偏移和波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染，包括：根据目标扰动数据、位置偏移、波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。

参考图1，在国画中，水波纹的范围除了大面积的水波纹区域(例如图1中的P1区域)外，还包括水和其他物体交互的区域，即图1中的P2区域。本实施例中，主要是针对流体和其他物体的扰流渲染。

图17为本申请实施例中确定流体对应的目标扰动数据的示意图，如图17所示，该处理流程包括：

S461、根据其他物体的位置信息，采用距离场梯度(Distance Field Gradient)计算得到交互区域的法向量信息；

S462、使用交互区域的法向量信息乘以扰流强度，得到产生扰动效果的数据A5；

S463、根据其他物体的位置信息，采用最近表面距离(Distance To NearestSurface)计算得到交互区域的距离信息；

S464、将交互区域的距离信息除以360，并将运算结果进行反转，再将反转结果进行clamp(0,1)运算，最后结合扰流范围得到遮罩数据B5；

S470、根据产生扰动效果的数据A5以及遮罩数据B5，得到流体对应的目标扰动数据C5，从而，根据流体对应的目标扰动数据C5，即可对流体与其他物体的交互区域进行扰流渲染。

本实施例中，在水面模型中还包括除流体之外的其他物体时，通过进行其他物体与流体的扰流渲染处理，可以进一步提高流体渲染质量。

在一些实施例中，对根据法向量信息和距离信息确定流体对应的目标扰动数据的处理流程进行解释说明。

图18为本申请实施例中确定流体对应的目标扰动数据的示意图，如图18所示，该处理流程包括：

S471、根据法向量信息和距离信息，确定流体对应的初始扰动数据；

S472、获取流体的世界空间的UV值；

S473、根据初始扰动数据和UV值，确定UV偏移值；

S474、根据UV偏移值，确定目标扰动数据。

具体的，首先基于根据法向量信息得到的产生扰动效果的数据A5，和根据距离信息得到的遮罩数据B5，相乘得到初始扰动数据C5’，即C5’＝A5*B5。

然后，创建一个3维向量，例如(1，1，0)等，取3维向量的两个值作为切线空间UV单位向量，将这个值从切线空间转换到世界空间的UV值并将该3维向量转换至世界位置坐标。

然后，将初始扰动数据C5’与世界空间的UV值相乘，得到UV偏移值。

最后，使用预设贴图的UV值减去UV偏移值，得到目标扰动数据C5。

在一些实施例中，在进行水纹笔触的渲染处理时，根据UV重复度以及alpha通道值，确定波纹的其他信息，包括：根据UV重复度、alpha通道值以及UV偏移值，确定波纹的其他信息根据。

图19为本申请实施例中确定波纹的其他信息的另一示意图，如图19所示，根据UV重复度、alpha通道值以及UV偏移值，确定波纹的其他信息根据，具体包括：

S521’、使用预设贴图的纹理坐标TexCoord乘以UV重复度N，并减去UV偏移值UV_shift，得到运算结果UVs’，即：

UVs’＝TexCoord*N-UV_shift

S522’、使用运算结果UVs’、水流方向以及旋转中心，通过定制旋转函数(CustomRotator)进行纹理旋转，再通过偏移函数(Panner)，结合水流速度进行偏移处理，从而可以确定波纹的流速、方向以及密度等。其中，旋转中心可以是例如(0.5,0.5)等。

通过上述处理，水纹笔触完成，完成对水面模型的渲染。

本实施例中，结合扰动信息进行水纹笔触的渲染处理，可以使得水面模型中水波纹的渲染效果更接近国画效果，从而提高流体的渲染质量。

在一些实施例中，根据位置偏移、目标颜色值和目标明度值和其他信息，对流体进行渲染，包括：根据流体的颜色值和明度值，以及波纹的目标颜色值和目标明度值，确定是否在流体中显示波纹；若确定在流体中显示波纹，则根据位置偏移、目标颜色值和目标明度值和其他信息，对流体进行渲染。

具体的，在得到流体的颜色值和明度值B3，以及波纹的目标颜色值和目标明度值C3后，可以进行Lerp融合，从而可以通过Lerp的alpha值控制波纹是否在流体中显示；若确定在流体中显示波纹，则可以进一步根据位置偏移、目标颜色值和目标明度值和其他信息，对波纹显示的明暗强度进行控制。其中，Lerp的alpha值具体为上述实施例中的遮罩数据B5。

本实施例中，通过进行Lerp融合，可以控制是否在流体中显示波纹，从而可以进行留白处理以及进一步进行波纹显示的明暗强度控制，使得水面模型中水波纹的渲染效果更接近国画效果，从而提高流体的渲染质量。

图20为通过本申请方法进行流体渲染后得到的场景实例图。

如图20所示，其中，P3区域为大面积的水波纹区域，P4区域为留白区域，可以看出，通过控制是否在流体中显示波纹，可以使得场景中既包含水波纹区域，也包含留白区域，从而使得场景更接近国画效果。

此外，P5区域为同时包含流体和其他物体的交互区域，具体同时包含水和树根，可以看出，通过进行扰流渲染，可以对树根对水流的扰流情况进行显示，具体显示为树根周围的扩散水波纹。

另外，P6区域为同时包含流体和其他物体的交互区域，具体同时包含水和石头，可以看出，通过进行深度交互渲染处理，可以对石头的透明度情况进行显示，具体显示为越接近水面的透明度越高，随着水深增加，石头的透明度减小。

应该理解的是，虽然上述实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，提供一种流体渲染装置。

图21为本申请实施例提供的流体渲染装置的示意图，如图21所示，该装置包括：

模型获取模块100，用于获取待渲染的水面模型，水面模型中包括流体；

偏移确定模块200，用于根据水面模型中目标区域的位置信息，确定目标区域对应的位置偏移，位置偏移用于表征目标区域处的流体的波动值；

颜色确定模块300，用于获取预设贴图，并根据预设贴图，确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值；

流体渲染模块400，用于根据位置偏移、波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。

关于流体渲染装置的具体限定可以参见上文中对于流体渲染方法的限定，在此不再赘述。上述流体渲染装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本实施例提供一种流体渲染装置，在获取水面模型后，根据水面模型中目标区域的位置信息，确定用于表征流体在目标区域处波动值的位置偏移，然后根据获取的预设贴图确定流体的波纹的目标颜色值和目标明度值，最后根据位置偏移和波纹的目标颜色值和目标明度值，对流体进行渲染。本实施例通过结合目标区域的位置偏移以及波纹的目标颜色值和目标明度值进行流体渲染，可以更真实地表示流体的波动情况以及波纹颜色，从而提高流体波纹的动态表现效果，提高流体的渲染质量。

在一个实施例中，提供一种终端设备。

图22为本申请实施例提供的终端设备的结构示意图，如图22所示，该终端设备，包括：处理器111、存储器112以及显示器113。

存储器112用于存储程序和数据，处理器111调用存储器存储的程序，以执行前述任一方法实施例的技术方案。

在上述终端设备中，存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可以通过一条或者多条通信总线或信号线实现电性连接，如可以通过总线连接。存储器中存储有实现数据访问控制方法的计算机执行指令，包括至少一个可以软件或固件的形式存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。

存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，简称：RAM)，只读存储器(Read Only Memory，简称：ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，简称：PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称：EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，简称：EEPROM)等。其中，存储器用于存储程序，处理器在接收到执行指令后，执行程序。进一步地，上述存储器内的软件程序以及模块还可包括操作系统，其可包括各种用于管理系统任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通信，从而提供其他软件组件的运行环境。

处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称：CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称：NP)等。可以实现或者执行本申请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。

在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现本申请各方法实施例的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (12)

1.一种流体渲染方法，其特征在于，包括：

获取待渲染的水面模型，所述水面模型中包括流体；

根据所述水面模型中目标区域的位置信息，确定所述目标区域对应的位置偏移，所述位置偏移用于表征所述目标区域处的流体的波动值；

获取预设贴图，并根据所述预设贴图，确定所述流体的波纹的目标颜色值和目标明度值；

根据所述位置偏移、所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述水面模型中目标区域的位置信息，确定所述目标区域对应的位置偏移，包括：

获取时间信息、所述目标区域的位置信息和所述目标区域的波浪强度值；

根据所述时间信息、所述位置信息和所述波浪强度值，确定所述目标区域对应的位置偏移。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设贴图，确定所述流体的波纹的目标颜色值和目标明度值，包括：

获取所述预设贴图的alpha通道值；

根据所述alpha通道值，分别确定所述波纹的初始颜色值和初始明度值；

确定所述流体的颜色值和明度值；

根据所述波纹的初始颜色值和所述流体的颜色值，确定所述波纹的目标颜色值，以及根据所述波纹的初始明度值和所述流体的明度值确定所述波纹的目标明度值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置偏移、所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染，包括：

获取所述水面模型的UV重复度；

根据所述UV重复度以及所述alpha通道值，确定所述波纹的其他信息，所述其他信息包括流速、方向或密度中的至少一种；

根据所述位置偏移、所述目标颜色值、所述目标明度值和所述其他信息，对所述流体进行渲染。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述位置偏移、所述目标颜色值、所述目标明度值和所述其他信息，对所述流体进行渲染，包括：

根据所述流体的颜色值和明度值，以及所述波纹的目标颜色值和目标明度值，确定是否在所述流体中显示所述波纹；

若确定在所述流体中显示所述波纹，则根据所述位置偏移、所述目标颜色值、所述目标明度值和所述其他信息，对所述流体进行渲染。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述水面模型中还包括除所述流体之外的其他物体；所述方法还包括：

获取所述流体和所述其他物体的交互区域的边缘透明度和整体透明度；

根据所述边缘透明度和所述整体透明度，确定所述流体的透明度；

根据观察方向和顶点的全局空间法向量，确定观察角度；

根据所述流体的透明度和所述观察角度，确定所述流体和所述其他物体的交互区域的目标透明度；

所述根据所述位置偏移和所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染，包括：

根据所述目标透明度、所述位置偏移、所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水面模型中还包括除所述流体之外的其他物体；所述方法还包括：

获取所述其他物体的位置信息；

根据所述其他物体的位置信息，分别确定所述流体和所述其他物体的交互区域的法向量信息和距离信息，所述距离信息为所述流体与所述其他物体的距离；

根据所述法向量信息和所述距离信息，确定所述流体对应的目标扰动数据；

所述根据所述位置偏移和所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染，包括：

根据所述目标扰动数据、所述位置偏移、所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述法向量信息和所述距离信息，确定所述流体对应的目标扰动数据，包括：

根据所述法向量信息和所述距离信息，确定所述流体对应的初始扰动数据；

获取所述流体的世界空间的UV值；

根据所述初始扰动数据和所述UV值，确定UV偏移值；

根据所述UV偏移值，确定所述目标扰动数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述UV重复度以及所述alpha通道值，确定所述波纹的其他信息，包括：

根据所述UV重复度、所述alpha通道值以及所述UV偏移值，确定所述波纹的其他信息。

10.一种流体渲染装置，其特征在于，包括：

模型获取模块，用于获取待渲染的水面模型，所述水面模型中包括流体；

偏移确定模块，用于根据所述水面模型中目标区域的位置信息，确定所述目标区域对应的位置偏移，所述位置偏移用于表征所述目标区域处的流体的波动值；

颜色确定模块，用于获取预设贴图，并根据所述预设贴图，确定所述流体的波纹的目标颜色值和目标明度值；

流体渲染模块，用于根据所述位置偏移、所述波纹的目标颜色值和目标明度值，对所述流体进行渲染。

11.一种终端设备，其特征在于，包括：

处理器、存储器、显示器；

存储器用于存储程序和数据，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行权利要求1-9任一项所述的流体渲染方法。

12.一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中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1-9任一项所述的流体渲染方法。

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