CN112528522A - 一种轻量级柔体效果实现方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻量级柔体效果实现方法及终端，包括：S1、将预选图片网格化得到网格图片，在所述网格图片上构建网格弹簧质点模型，所述网格弹簧质点模型由弹簧和质点组成，所述网格图片上的网格点即为所述网格弹簧质点模型中的质点，配置所述网格弹簧质点模型的物理特性，所述质点的运动符合所述物理特性；S2、将所述网格图片的网格根据其一对角线分割成形状为三角形的基本图元，所述基本图元的顶点与所述质点一一对应；S3、获取质点的第一坐标位置，当所述质点受力后根据所述物理特性分析所述质点每一帧的受力情况，并根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置，根据所述第二坐标位置对所述网格图片的基本图元进行变形渲染。

Description

一种轻量级柔体效果实现方法及终端

技术领域

本发明涉及计算机软件领域，尤其涉及一种轻量级柔体效果实现方法及终端。

背景技术

柔体是结合了弹性变形和刚体运动(物理特性)的物体。市面上比较成熟的实现方式就是使用LiquidFun流体引擎，这是谷歌基于原本的Box2D改造的，可以生成带有流体物理性质粒子的一个扩展库。但是LiquidFun的物理特性模拟的计算量较大，比较考验手机性能，同时，引入整套引擎难度较高，当仅需要对2D的图片进行处理以表现柔体效果的情况下引入该引擎，则显得计算负荷过大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种轻量级柔体效果实现方法及终端，能够减少计算负荷。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：一种轻量级柔体效果实现方法，包括：

S1、将预选图片网格化得到网格图片，在所述网格图片上构建网格弹簧质点模型，所述网格弹簧质点模型由弹簧和质点组成，所述网格图片上的网格点即为所述网格弹簧质点模型中的质点，配置所述网格弹簧质点模型的物理特性，所述质点的运动符合所述物理特性；

S2、将所述网格图片的网格根据其一对角线分割成形状为三角形的基本图元，所述基本图元的顶点与所述质点一一对应；

S3、获取质点的第一坐标位置，当所述质点受力后根据所述物理特性分析所述质点每一帧的受力情况，并根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置，根据所述第二坐标位置对所述网格图片的基本图元进行变形渲染。

本发明采用的另一种技术方案为：一种轻量级柔体效果实现终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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以下步骤：

S1、将预选图片网格化得到网格图片，在所述网格图片上构建网格弹簧质点模型，所述网格弹簧质点模型由弹簧和质点组成，所述网格图片上的网格点即为所述网格弹簧质点模型中的质点，配置所述网格弹簧质点模型的物理特性，所述质点的运动符合所述物理特性；

S2、将所述网格图片的网格根据其一对角线分割成形状为三角形的基本图元，所述基本图元的顶点与所述质点一一对应；

S3、获取质点的第一坐标位置，当所述质点受力后根据所述物理特性分析所述质点每一帧的受力情况，并根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置，根据所述第二坐标位置对所述网格图片的基本图元进行变形渲染。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明不需要引入整套的LiquidFun流体引擎，只需要对图片网格化得到网格图片并构建网格弹簧质点模型与其适配，并将网格图片的网格分割成形状为三角形的基本图元，通过网格弹簧质点模型计算运动后的质点位置对网格的图片的基本图元进行变形渲染，使得用户可以通过改变网格弹簧质点模型中质点的坐标位置实现很仿真的柔体效果，计算负荷小，且操作的灵活性强。

附图说明

图1为本发明的轻量级柔体效果实现方法的流程图；

图2为本发明的轻量级柔体效果实现终端的结构示意图；

图3为本发明的轻量级柔体效果实现方法中的图片网格化的示意图；

图4为本发明的轻量级柔体效果实现方法中的将网格图片的网格分割成形状为三角形的基本图元的示意图；

图5为本发明的轻量级柔体效果实现方法中的对网格图片的基本图元进行变形渲染的示意图；

【附图标记说明】

1、一种轻量级柔体效果实现终端；2、存储器；3、处理器。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

请参照图1所示，一种轻量级柔体效果实现方法，包括：

S1、将预选图片网格化得到网格图片，在所述网格图片上构建网格弹簧质点模型，所述网格弹簧质点模型由弹簧和质点组成，所述网格图片上的网格点即为所述网格弹簧质点模型中的质点，配置所述网格弹簧质点模型的物理特性，所述质点的运动符合所述物理特性；

S2、将所述网格图片的网格根据其一对角线分割成形状为三角形的基本图元，所述基本图元的顶点与所述质点一一对应；

S3、获取质点的第一坐标位置，当所述质点受力后根据所述物理特性分析所述质点每一帧的受力情况，并根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置，根据所述第二坐标位置对所述网格图片的基本图元进行变形渲染。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明不需要引入整套的LiquidFun流体引擎，只需要对图片网格化得到网格图片并构建网格弹簧质点模型与其适配，并将网格图片的网格分割成形状为三角形的基本图元，通过网格弹簧质点模型计算运动后的质点位置对网格的图片的基本图元进行变形渲染，使得用户可以通过改变网格弹簧质点模型中质点的坐标位置实现很仿真的柔体效果，计算负荷小，且操作的灵活性强。

进一步地，所述网格弹簧质点模型是一个由m×n个虚拟质点组成的网格，质点之间用无质量的、自然长度不为零的弹簧连接，其连接关系有以下三种：

第一种，连接质点[i,j]与[i+1,j]，[i,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“结构弹簧”；

第二种，连接质点[i,j]与[i+1,j+1]，[i+1,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“剪切弹簧”；

第三种，连接质点[i,j]与[i+2,j]，[i,j]与[i,j+2]的弹簧，称为“弯曲弹簧”。

进一步地，所述S1中配置所述网格弹簧质点模型的物理特性包括：

配置所述质点受到的运动外力为重力与弹力，配置所述质点受到的运动内力为阻尼力。

从上述描述可知，仅配置所述质点受到的运动外力为重力与弹力，配置所述质点受到的运动内力为阻尼力，不考虑其他力的作用，能够精简计算量，同时保证后期实现的柔体效果拥有一个较高的仿真度。

进一步地，所述S3中根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置包括：

根据牛顿运动定律计算质点的加速度，根据所述加速度计算所述质点的预设帧的速度，根据所述质点的第一坐标位置、加速度、预设帧的速度得到第二坐标位置。

请参照图2所示，一种轻量级柔体效果实现终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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以下步骤：

S1、将预选图片网格化得到网格图片，在所述网格图片上构建网格弹簧质点模型，所述网格弹簧质点模型由弹簧和质点组成，所述网格图片上的网格点即为所述网格弹簧质点模型中的质点，配置所述网格弹簧质点模型的物理特性，所述质点的运动符合所述物理特性；

S2、将所述网格图片的网格根据其一对角线分割成形状为三角形的基本图元，所述基本图元的顶点与所述质点一一对应；

S3、获取质点的第一坐标位置，当所述质点受力后根据所述物理特性分析所述质点每一帧的受力情况，并根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置，根据所述第二坐标位置对所述网格图片的基本图元进行变形渲染。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明不需要引入整套的LiquidFun流体引擎，只需要对图片网格化得到网格图片并构建网格弹簧质点模型与其适配，并将网格图片的网格分割成形状为三角形的基本图元，通过网格弹簧质点模型计算运动后的质点位置对网格的图片的基本图元进行变形渲染，使得用户可以通过改变网格弹簧质点模型中质点的坐标位置实现很仿真的柔体效果，计算负荷小，且操作的灵活性强。

进一步地，所述网格弹簧质点模型是一个由m×n个虚拟质点组成的网格，质点之间用无质量的、自然长度不为零的弹簧连接，其连接关系有以下三种：

第一种，连接质点[i,j]与[i+1,j]，[i,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“结构弹簧”；

第二种，连接质点[i,j]与[i+1,j+1]，[i+1,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“剪切弹簧”；

第三种，连接质点[i,j]与[i+2,j]，[i,j]与[i,j+2]的弹簧，称为“弯曲弹簧”。

进一步地，所述S1中配置所述网格弹簧质点模型的物理特性包括：

配置所述质点受到的运动外力为重力与弹力，配置所述质点受到的运动内力为阻尼力。

从上述描述可知，仅配置所述质点受到的运动外力为重力与弹力，配置所述质点受到的运动内力为阻尼力，不考虑其他力的作用，能够精简计算量，同时保证后期实现的柔体效果拥有一个较高的仿真度。

进一步地，所述S3中根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置包括：

根据牛顿运动定律计算质点的加速度，根据所述加速度计算所述质点的预设帧的速度，根据所述质点的第一坐标位置、加速度、预设帧的速度得到第二坐标位置。

实施例一

请参照图1以及图3至图5所示，一种轻量级柔体效果实现方法，包括：

S1、将预选图片网格化得到网格图片，在所述网格图片上构建网格弹簧质点模型，所述网格弹簧质点模型由弹簧和质点组成，所述网格图片上的网格点即为所述网格弹簧质点模型中的质点，配置所述网格弹簧质点模型的物理特性，所述质点的运动符合所述物理特性；

S2、将所述网格图片的网格根据其一对角线分割成形状为三角形的基本图元，所述基本图元的顶点与所述质点一一对应；

S3、获取质点的第一坐标位置，当所述质点受力后根据所述物理特性分析所述质点每一帧的受力情况，并根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置，根据所述第二坐标位置对所述网格图片的基本图元进行变形渲染。

具体地，可根据性能需求和预选图片的大小配置网格化后得到的网格图片中的网格大小，网格越小则实现的柔体效果越细致，计算量也越大。

其中，所述网格弹簧质点模型是一个由m×n个虚拟质点组成的网格，质点之间用无质量的、自然长度不为零的弹簧连接，其连接关系有以下三种：

第一种，连接质点[i,j]与[i+1,j]，[i,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“结构弹簧”；

第二种，连接质点[i,j]与[i+1,j+1]，[i+1,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“剪切弹簧”；

第三种，连接质点[i,j]与[i+2,j]，[i,j]与[i,j+2]的弹簧，称为“弯曲弹簧”。

具体地，如图3所示，Struct spring为结构弹簧，Shear spring为剪切弹簧，Bendspring为弯曲弹簧，这三种弹簧分别用于与结构力(拉力或压力)、剪力和弯矩的计算，其中弯曲弹簧间隔一个质点进行连接，所有质点上四个方向(上下左右)都有存在弯曲弹簧，间隔一个质点如果是空的位置则不设置弯曲弹簧。

其中，所述S1中配置所述网格弹簧质点模型的物理特性包括：

配置所述质点受到的运动外力为重力与弹力，配置所述质点受到的运动内力为阻尼力。

其中，所述S3中根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置包括：

根据牛顿运动定律计算质点的加速度，根据所述加速度计算所述质点的预设帧的速度，根据所述质点的第一坐标位置、加速度、预设帧的速度得到第二坐标位置。

其中，可根据下列公式进行质点的运动运算：

重力：G＝m*g，m为质量，g为重力加速度；

阻尼力：Fd＝D(DeltaP,DeltaV)*kd，D为向量的内积运算，DeltaP为弹簧两端位置之差，DeltaV弹簧两端速度之差，kd为阻尼系数；

弹性力：Fk＝k*x，k为弹性系数，x为弹簧现长与弹簧原长之差；

F＝G+Fd+(Fk1+Fk2+...)，(因为质点上连接的弹簧有多个，通过Fk1+Fk2+...来计算多个弹簧的合力)；

根据牛顿运动定律计算质点加速度：

a＝F/m，F为质点受力总和,m为质点质量；

计算质点速度：

v＝velocity+a*dt，velocity为质点上一帧速度，a为加速度，dt单帧时长；

计算质点位置：

p＝position+v，position为质点上一帧位置，v为质点速度。其中v是计算出当前帧的速度，这里的速度单位是坐标偏移量/每祯时长。这一帧的偏移量是v*1，其偏移量大小的值为v的值。

具体地，用户可以通过改变质点的坐标位置实现一些很仿真的效果。例如：

柔体拖动：选取一个质点更新其坐标位置即可，其余质点会在网格弹簧质点模型的约束下呈现出Q弹的效果。

柔体悬挂：选取一个或多个质点固定其坐标位置，例如图5所示，选取图片的顶部两侧的点的坐标位置进行固定。

柔体下落反弹：每一帧受力分析前检测质点Y值，检测质点坐标Y值低于地面的Y值时(一般设置屏幕最底部的Y值为0，地面可以高于屏幕的Y值)，将质点坐标Y值改为地面Y值，此时质点与地面平齐，并给该质点额外一个向上的外力，下一帧质点合力向上，质点向上运动。

实施例二

请参照图2，一种轻量级柔体效果实现终端1，包括存储器2、处理器3及存储在存储器2上并可在处理器3上运行的计算机程序，所述处理器3执行所述计算机程序时实现实施例一中的步骤。

综上所述，本发明提供的一种轻量级柔体效果实现方法及终端，本发明不需要引入整套的LiquidFun流体引擎，只需要对图片网格化得到网格图片并构建网格弹簧质点模型与其适配，并将网格图片的网格分割成形状为三角形的基本图元，通过网格弹簧质点模型计算运动后的质点位置对网格的图片的基本图元进行变形渲染，使得用户可以通过改变网格弹簧质点模型中质点的坐标位置实现很仿真的柔体效果，计算负荷小，且操作的灵活性强。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种轻量级柔体效果实现方法，其特征在于，包括：

S1、将预选图片网格化得到网格图片，在所述网格图片上构建网格弹簧质点模型，所述网格弹簧质点模型由弹簧和质点组成，所述网格图片上的网格点即为所述网格弹簧质点模型中的质点，配置所述网格弹簧质点模型的物理特性，所述质点的运动符合所述物理特性；

S2、将所述网格图片的网格根据其一对角线分割成形状为三角形的基本图元，所述基本图元的顶点与所述质点一一对应；

S3、获取质点的第一坐标位置，当所述质点受力后根据所述物理特性分析所述质点每一帧的受力情况，并根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置，根据所述第二坐标位置对所述网格图片的基本图元进行变形渲染。

2.根据权利要求1所述的轻量级柔体效果实现方法，其特征在于，所述网格弹簧质点模型是一个由m×n个虚拟质点组成的网格，质点之间用无质量的、自然长度不为零的弹簧连接，其连接关系有以下三种：

第一种，连接质点[i,j]与[i+1,j]，[i,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“结构弹簧”；

第二种，连接质点[i,j]与[i+1,j+1]，[i+1,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“剪切弹簧”；

第三种，连接质点[i,j]与[i+2,j]，[i,j]与[i,j+2]的弹簧，称为“弯曲弹簧”。

3.根据权利要求2所述的轻量级柔体效果实现方法，其特征在于，所述S1中配置所述网格弹簧质点模型的物理特性包括：

配置所述质点受到的运动外力为重力与弹力，配置所述质点受到的运动内力为阻尼力。

4.根据权利要求1所述的轻量级柔体效果实现方法，其特征在于，所述S3中根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置包括：

根据牛顿运动定律计算质点的加速度，根据所述加速度计算所述质点的预设帧的速度，根据所述质点的第一坐标位置、加速度、预设帧的速度得到第二坐标位置。

5.一种轻量级柔体效果实现终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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以下步骤：

S1、将预选图片网格化得到网格图片，在所述网格图片上构建网格弹簧质点模型，所述网格弹簧质点模型由弹簧和质点组成，所述网格图片上的网格点即为所述网格弹簧质点模型中的质点，配置所述网格弹簧质点模型的物理特性，所述质点的运动符合所述物理特性；

S2、将所述网格图片的网格根据其一对角线分割成形状为三角形的基本图元，所述基本图元的顶点与所述质点一一对应；

S3、获取质点的第一坐标位置，当所述质点受力后根据所述物理特性分析所述质点每一帧的受力情况，并根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置，根据所述第二坐标位置对所述网格图片的基本图元进行变形渲染。

6.根据权利要求5所述的轻量级柔体效果实现终端，其特征在于，所述网格弹簧质点模型是一个由m×n个虚拟质点组成的网格，质点之间用无质量的、自然长度不为零的弹簧连接，其连接关系有以下三种：

第一种，连接质点[i,j]与[i+1,j]，[i,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“结构弹簧”；

第二种，连接质点[i,j]与[i+1,j+1]，[i+1,j]与[i,j+1]的弹簧，称为“剪切弹簧”；

第三种，连接质点[i,j]与[i+2,j]，[i,j]与[i,j+2]的弹簧，称为“弯曲弹簧”。

7.根据权利要求6所述的轻量级柔体效果实现终端，其特征在于，所述S1中配置所述网格弹簧质点模型的物理特性包括：

配置所述质点受到的运动外力为重力与弹力，配置所述质点受到的运动内力为阻尼力。

8.根据权利要求6所述的轻量级柔体效果实现终端，其特征在于，所述S3中根据牛顿运动定律计算预设帧的质点的第二坐标位置包括：

根据牛顿运动定律计算质点的加速度，根据所述加速度计算所述质点的预设帧的速度，根据所述质点的第一坐标位置、加速度、预设帧的速度得到第二坐标位置。

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