CN113127945A - 一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法及其系统 - Google Patents

一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法及其系统 Download PDF

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CN113127945A CN202110540559.3A CN202110540559A CN113127945A CN 113127945 A CN113127945 A CN 113127945A CN 202110540559 A CN202110540559 A CN 202110540559A CN 113127945 A CN113127945 A CN 113127945A
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Abstract

本发明提供了一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1、创建布料的网格数据，即布料由一张二维平面组成，且二维平面由若干个正方形组成，每个正方形由四个顶点组成，正方形内部包含两个三角形数据，对顶点和三角形数据进行设置；步骤S2、建立顶点的约束数据，将约束数据储存在一设定的数据结构体中；步骤S3、将数据结构体中的约束数据传入到图形处理器GPU中；步骤S4、图形处理器GPU端进行约束数据求解，通过渲染管线，实现最终的布料绘制；通过利用GPU的高并行性，解决CPU仿真的算力限制。

Description

一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法及其系统
技术领域
本发明涉及，特别是一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法及其系统。
背景技术
布料模拟通过改变网格顶点的位置，使布料表现出运动状态。实时布料仿真的核心是设计一套计算每帧网格顶点位移量的算法，使布料表现出自然运动状态，并能够与场景中物体发生交互。
在利用CPU进行布料模拟时，每个顶点的数据计算复杂度较高，无法同时进行较多顶点的仿真计算，表现效果欠佳，存在进一步的提升空间。
Compute Shader是一种技术，是微软DirectX 11API新加入的特性，在ComputeShader的帮助下，程序员可直接将GPU作为并行处理器加以利用，GPU将不仅具有3D渲染能力，也具有其他的运算能力，也就是我们说的GPGPU的概念和物理加速运算。多线程处理技术使游戏更好地利用系统的多个核心。
Compute Shader主要特性包括线程间数据通信、一整套随机访问和流式I/O操作基本单元等，能加快和简化图像和后期处理效果等已有技术，也为DX11级硬件的新技术做好了准备，对于游戏和应用程序开发有着很重大的意义。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，具有实时模拟布料运动的能力，解决CPU仿真的算力限制。
本发明采用以下方案实现：一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1、创建布料的网格数据，即布料由一张二维平面组成，且二维平面由若干个正方形组成，每个正方形由四个顶点组成，正方形内部包含两个三角形数据，对顶点和三角形数据进行设置；
步骤S2、建立顶点的约束数据，将约束数据储存在一设定的数据结构体中；
步骤S3、将数据结构体中的约束数据传入到图形处理器GPU中；
步骤S4、图形处理器GPU端进行约束数据求解，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
进一步的，所述步骤S1进一步具体包括：步骤S11、初始化顶点及对应三角形数据，即给定一个m*n的行列范围，表示共有m行n列个正方形，为了组成这些正方形数据，需要(m+1)*(n+1)个顶点，存储在数组vertices中，数组长度为numParticles，这些顶点共组成m*n*2个三角形，存储在数组triangles中，数组长度为numTriangles，这些顶点和对应三角形数据共同组成布料的网格数据；
步骤S12、设置顶点坐标及三角形数据，即按照从左往右、自下而上，间隔固定距离创建顶点数据，为数组vertices中顶点数据赋值，并基于创建好的顶点数据设置三角形数据，每个三角形存储自身三个点所对应的顶点索引。
进一步的，所述步骤S2进一步具体为：布料模拟仿真的核心思想是获得每个顶点的位移量，每个顶点受到邻域顶点的约束，即三角形包含的三个顶点相互之间有影响，需要存储这些信息，在后续的约束数据求解中使用；设置约束数据储存的数据结构体distanceConstraintStruct，其长度为numTriangles*3，其中distanceConstraintStruct储存以下信息：startIndex：相互影响顶点的最小索引值，
endIndex：相互影响顶点的最大索引值；restLength：两个顶点间的距离。
进一步的，所述步骤S3中需要传入图形处理器GPU的数组如下：
distanceConstraintStruct，
vertices，
deltaCount，
predictedPositions，
invMass，
deltaPos；
其中，vertices是顶点数据存储的数组，deltaCount为对当前顶点有影响的邻域顶点个数，predictedPositions为受到约束作用后的预测位置，invMass为每个顶点对应质量的倒数，deltaPos为每个约束对顶点施加的位移量；distanceConstraintStruct的数组长度为numTriangles*3，其余数组的长度均为numParticles；
设置好数据后，开辟numTriangles*3个线程，每个线程处理数组中一个元素的数据，在图形处理器GPU中进行处理。
进一步的，所述步骤S4进一步具体包括：所述步骤S41、记录影响当前顶点的其余顶点：即每个线程读取数据结构体DistanceConstraintStruct中的数据，获取startIndex和endIndex，将deltaCountstartIndex和deltaCountendIndex中的数据加1；
步骤S42、计算当前数据结构体DistanceConstraintStruct中每个顶点的位移量：即获取startIndex和endIndex，对应取到verticesstartIndex和verticesendIndex的顶点坐标，deltaPosstartIndex和deltaPosendIndex的计算公式如下：
Figure BDA0003071618250000031
Figure BDA0003071618250000032
其中wstartIndex和wendIndex为invMass对应索引为startIndex和endIndex的值，n为verticesendIndex-verticesstartIndex，L为n的模长，restLength表示顶点数据创建时索引为startIndex和endIndex两个顶点的距离，stiffness为实验调整参数，调整范围为0～1；
步骤S43、计算每个顶点最终位移量：即当所有上述步骤计算完毕后，更新所有顶点的最终位移如下
Figure BDA0003071618250000033
其中i的取值为0～numParticles-1，最终将PredictedPositions的取值应用到最终的顶点数据之中，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
本发明还提供了一种基于Compute Shader的实时布料仿真的系统，所述系统包括布料网格数据创建模块、约束数据建立模块、传送模块、以及布料绘制模块；
所述布料网格数据创建模块，用于创建布料的网格数据，即布料由一张二维平面组成，且二维平面由若干个正方形组成，每个正方形由四个顶点组成，正方形内部包含两个三角形数据，对顶点和三角形数据进行设置；
所述约束数据建立模块，用于建立顶点的约束数据，将约束数据储存在一设定的数据结构体中；
所述传送模块，用于将数据结构体中的约束数据传入到图形处理器GPU中；
所述布料绘制模块，通过图形处理器GPU端进行约束数据求解，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
进一步的，所述布料网格数据创建模块的实现方式进一步具体包括：
初始化顶点及对应三角形数据，即给定一个m*n的行列范围，表示共有m行n列个正方形，为了组成这些正方形数据，需要(m+1)*(n+1)个顶点，存储在数组vertices中，数组长度为numParticles，这些顶点共组成m*n*2个三角形，存储在数组triangles中，数组长度为numTriangles，这些顶点和对应三角形数据共同组成布料的网格数据；
设置顶点坐标及三角形数据，即按照从左往右、自下而上，间隔固定距离创建顶点数据，为数组vertices中顶点数据赋值，并基于创建好的顶点数据设置三角形数据，每个三角形存储自身三个点所对应的顶点索引。
进一步的，所述约束数据建立模块的实现方式进一步具体为：布料模拟仿真的核心思想是获得每个顶点的位移量，每个顶点受到邻域顶点的约束，即三角形包含的三个顶点相互之间有影响，需要存储这些信息，在后续的约束数据求解中使用；设置约束数据储存的数据结构体distanceConstraintStruct，其长度为numTriangles*3，其中distanceConstraintStruct储存以下信息：startIndex：相互影响顶点的最小索引值，endIndex：相互影响顶点的最大索引值；restLength：两个顶点间的距离。
进一步的，所述传送模块中需要传入图形处理器GPU的数组如下：
distanceConstraintStruct，
vertices，
deltaCount，
predictedPositions，
invMass，
deltaPos；
其中，vertices是顶点数据存储的数组，deltaCount为对当前顶点有影响的邻域顶点个数，predictedPositions为受到约束作用后的预测位置，invMass为每个顶点对应质量的倒数，deltaPos为每个约束对顶点施加的位移量；distanceConstraintStruct的数组长度为numTriangles*3，其余数组的长度均为numParticles；
设置好数据后，开辟numTriangles*3个线程，每个线程处理数组中一个元素的数据，在图形处理器GPU中进行处理。
进一步的，所述布料绘制模块的实现方式进一步具体包括：
记录影响当前顶点的其余顶点：即每个线程读取数据结构体DistanceConstraintStruct中的数据，获取startIndex和endIndex，将deltaCountstartIndex和deltaCountendIndex中的数据加1；
计算当前数据结构体DistanceConstraintStruct中每个顶点的位移量：即获取startIndex和endIndex，对应取到verticesstartIndex和verticesendIndex的顶点坐标，deltaPosstartIndex和deltaPosendIndex的计算公式如下：
Figure BDA0003071618250000051
Figure BDA0003071618250000052
其中wstartIndex和wendIndex为invMass对应索引为startIndex和endIndex的值，n为verticesendIndex-verticesstartIndex，L为n的模长，restLength表示顶点数据创建时索引为startIndex和endIndex两个顶点的距离，stiffness为实验调整参数，调整范围为0～1；计算每个顶点最终位移量：即当所有上述计算完毕后，更新所有顶点的最终位移如下
Figure BDA0003071618250000061
其中i的取值为0～numParticles-1，最终将PredictedPositions的取值应用到最终的顶点数据之中，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
本发明的有益效果在于：1、通过利用GPU的高并行性，解决CPU仿真的算力限制。2、通过GPU的原子操作，可以优化仿真流程中用到的算法，提高开发人员的开发效率。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是本发明的系统原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1所示，本发明的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1、创建布料的网格数据，即布料由一张二维平面组成，且二维平面由若干个正方形组成，每个正方形由四个顶点组成，正方形内部包含两个三角形数据，对顶点和三角形数据进行设置；
步骤S2、建立顶点的约束数据，将约束数据储存在一设定的数据结构体中；
步骤S3、将数据结构体中的约束数据传入到图形处理器GPU中；
步骤S4、图形处理器GPU端进行约束数据求解，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
下面结合一具体实施例对本发明做进一步说明：
本发明的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，即利用GPU并行计算能力进行布料仿真；
布料模拟分为以下4个步骤：
1、创建布料的网格数据
在大多数应用中，布料由一张二维平面组成，且二维平面由若干个正方形组成，每个正方形由四个顶点组成，正方形内部包含两个三角形数据。三角形组成最基础的渲染单元。因此正确设置顶点及三角形数据，是进行布料仿真及对应渲染的前提。
1.1初始化顶点及对应三角形数据
给定一个m*n的行列范围，表示共有m行n列个正方形，为了组成这些正方形数据，需要(m+1)*(n+1)个顶点，顶点数据存储在数组vertices中，数组长度为numParticles。这些顶点共组成m*n*2个三角形，三角形数据存储在数组triangles中，数组长度为numTriangles，这些顶点和对应三角形数据共同组成布料的网格数据。
1.2设置顶点坐标及三角形数据
按照从左往右、自下而上，间隔固定距离创建顶点数据，为vertices数组中顶点数据赋值，并基于创建好的顶点数据设置三角形数据，每个三角形存储自身三个点所对应的顶点索引。
2、建立顶点约束数据
布料模拟的核心思想是计算每个顶点的位移量，每个顶点受到邻域顶点的约束，可以认为三角形包含的三个顶点相互之间有影响，需要存储这些信息，在后续的约束求解中使用。
约束数据储存在数据结构体distanceConstraintStruct，其长度为numTriangles*3，其中distanceConstraintStruct储存以下信息：
startIndex：相互影响顶点的最小索引值。
endIndex：相互影响顶点的最大索引值。
restLength：两个顶点间的距离。
3、传入图形处理器GPU的ComputeBuffer数据设置
需要传入图形处理器GPU的数组如下：
distanceConstraintStruct，
vertices，
deltaCount，
predictedPositions，
invMass，
deltaPos；
其中，deltaCount为对当前顶点有影响的邻域顶点个数，predictedPositions为受到约束作用后的预测位置，invMass为每个顶点对应质量的倒数，根据需要进行调整，在本专利中设置为1，deltaPos为每个约束对顶点施加的位移量。distanceConstraintStruct的数组长度为numTriangles*3，其余数组的长度均为numParticles。
设置好数据后，开辟numTriangles*3个线程，每个线程处理数组中一个元素的数据，在图形处理器GPU中进行计算。
4、图形处理器GPU端约束求解
4.1记录影响当前顶点的其余顶点
每个线程读取DistanceConstraintStruct中的数据，获取startIndex和endIndex，将deltaCountstartIndex和deltaCountendIndex中的数据加1；即deltaCountstartIndex中的数据加1，deltaCountendIndex中的数据加1；
4.2计算当前DistanceConstraintStruct中每个顶点的位移量
获取startIndex和endIndex，对应取到verticesstartIndex和verticesendIndex的顶点坐标，deltaPosstartIndex和deltaPosendIndex的计算公式如下：
Figure BDA0003071618250000081
Figure BDA0003071618250000082
其中wstartIndex和wendIndex为invMass对应索引为startIndex和endIndex的值，n为verticesendIndex-verticesstartIndex，L为n的模长，restLength表示顶点数据创建时索引为startIndex和endIndex两个顶点的距离，stiffness为实验调整参数，调整范围为0～1；
其中，这两个公式中，负号就是从负数开始的索引startIndex的值。
4.3计算每个顶点最终位移量
当所有上述步骤计算完毕后，更新所有顶点的最终位移如下
Figure BDA0003071618250000091
其中i的取值为0～numParticles-1，最终将PredictedPositions的取值应用到最终的顶点数据之中，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
请参阅图2所示，本发明还提供了一种基于Compute Shader的实时布料仿真的系统，所述系统包括布料网格数据创建模块、约束数据建立模块、传送模块、以及布料绘制模块；
所述布料网格数据创建模块，用于创建布料的网格数据，即布料由一张二维平面组成，且二维平面由若干个正方形组成，每个正方形由四个顶点组成，正方形内部包含两个三角形数据，对顶点和三角形数据进行设置；
所述约束数据建立模块，用于建立顶点的约束数据，将约束数据储存在一设定的数据结构体中；
所述传送模块，用于将数据结构体中的约束数据传入到图形处理器GPU中；
所述布料绘制模块，通过图形处理器GPU端进行约束数据求解，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
其中，所述布料网格数据创建模块的实现方式进一步具体包括：
初始化顶点及对应三角形数据，即给定一个m*n的行列范围，表示共有m行n列个正方形，为了组成这些正方形数据，需要(m+1)*(n+1)个顶点，存储在数组vertices中，数组长度为numParticles，这些顶点共组成m*n*2个三角形，存储在数组triangles中，数组长度为numTriangles，这些顶点和对应三角形数据共同组成布料的网格数据；
设置顶点坐标及三角形数据，即按照从左往右、自下而上，间隔固定距离创建顶点数据，为数组vertices中顶点数据赋值，并基于创建好的顶点数据设置三角形数据，每个三角形存储自身三个点所对应的顶点索引。
所述约束数据建立模块的实现方式进一步具体为：布料模拟仿真的核心思想是获得每个顶点的位移量，每个顶点受到邻域顶点的约束，即三角形包含的三个顶点相互之间有影响，需要存储这些信息，在后续的约束数据求解中使用；设置约束数据储存的数据结构体distanceConstraintStruct，其长度为numTriangles*3，其中distanceConstraintStruct储存以下信息：startIndex：相互影响顶点的最小索引值，endIndex：相互影响顶点的最大索引值；restLength：两个顶点间的距离。
在本发明中，所述传送模块中需要传入图形处理器GPU的数组如下：
distanceConstraintStruct，
vertices，
deltaCount，
predictedPositions，
invMass，
deltaPos；
其中，vertices是顶点数据存储的数组，deltaCount为对当前顶点有影响的邻域顶点个数，predictedPositions为受到约束作用后的预测位置，invMass为每个顶点对应质量的倒数，deltaPos为每个约束对顶点施加的位移量；distanceConstraintStruct的数组长度为numTriangles*3，其余数组的长度均为numParticles；
设置好数据后，开辟numTriangles*3个线程，每个线程处理数组中一个元素的数据，在图形处理器GPU中进行处理。
所述布料绘制模块的实现方式进一步具体包括：
记录影响当前顶点的其余顶点：即每个线程读取数据结构体DistanceConstraintStruct中的数据，获取startIndex和endIndex，将deltaCountstartIndex和deltaCountendIndex中的数据加1；即deltaCountstartIndex中的数据加1，deltaCountendIndex中的数据加1；
计算当前数据结构体DistanceConstraintStruct中每个顶点的位移量：即获取startIndex和endIndex，对应取到verticesstartIndex和verticesendIndex的顶点坐标，deltaPosstartIndex和deltaPosendIndex的计算公式如下：
Figure BDA0003071618250000111
Figure BDA0003071618250000112
其中wstartIndex和wendIndex为invMass对应索引为startIndex和endIndex的值，n为verticesendIndex-verticesstartIndex，L为n的模长，restLength表示顶点数据创建时索引为startIndex和endIndex两个顶点的距离，stiffness为实验调整参数，调整范围为0～1；计算每个顶点最终位移量：即当所有上述计算完毕后，更新所有顶点的最终位移如下
Figure BDA0003071618250000113
其中i的取值为0～numParticles-1，最终将PredictedPositions的取值应用到最终的顶点数据之中，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
本发明的应用场景如下：
例如：游戏场景中的衣服布料、随风飘扬的旗帜。
1、在游戏场景中运用本专利方案创建布料顶点以及对应三角形数据，对应数据传入GPU显存。
2、当检测到布料附近有其余物体，或环境中有全局作用力后，将外界影响施加到布料顶点上，并计算对应位移。
3、在外界作用力计算完毕后，进行布料顶点之间的约束求解，并更新到最终位移，使布料能与环境其余物体正常交互，极大的提升了场景真实性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤S1、创建布料的网格数据，即布料由一张二维平面组成，且二维平面由若干个正方形组成，每个正方形由四个顶点组成，正方形内部包含两个三角形数据，对顶点和三角形数据进行设置；
步骤S2、建立顶点的约束数据，将约束数据储存在一设定的数据结构体中；
步骤S3、将数据结构体中的约束数据传入到图形处理器GPU中；
步骤S4、图形处理器GPU端进行约束数据求解，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
2.根据权利要求1所述的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，其特征在于：所述步骤S1进一步具体包括：步骤S11、初始化顶点及对应三角形数据，即给定一个m*n的行列范围，表示共有m行n列个正方形，为了组成这些正方形数据，需要(m+1)*(n+1)个顶点，存储在数组vertices中，数组长度为numParticles，这些顶点共组成m*n*2个三角形，存储在数组triangles中，数组长度为numTriangles，这些顶点和对应三角形数据共同组成布料的网格数据；
步骤S12、设置顶点坐标及三角形数据，即按照从左往右、自下而上，间隔固定距离创建顶点数据，为数组vertices中顶点数据赋值，并基于创建好的顶点数据设置三角形数据，每个三角形存储自身三个点所对应的顶点索引。
3.根据权利要求2所述的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，其特征在于：所述步骤S2进一步具体为：布料模拟仿真的核心思想是获得每个顶点的位移量，每个顶点受到邻域顶点的约束，即三角形包含的三个顶点相互之间有影响，需要存储这些信息，在后续的约束数据求解中使用；设置约束数据储存的数据结构体distanceConstraintStruct，其长度为numTriangles*3，其中distanceConstraintStruct储存以下信息：startIndex：相互影响顶点的最小索引值，endIndex：相互影响顶点的最大索引值；restLength：两个顶点间的距离。
4.根据权利要求3所述的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，其特征在于：所述步骤S3中需要传入图形处理器GPU的数组如下：
distanceConstraintStruct，
vertices，
deltaCount，
predictedPositions，
invMass，
deltaPos；
其中，vertices是存储当前顶点位置信息的数组，deltaCount为对当前顶点有影响的邻域顶点个数，predictedPositions为受到约束作用后的预测位置，invMass为每个顶点对应质量的倒数，deltaPos为每个约束对顶点施加的位移量；distanceConstraintStruct的数组长度为numTriangles*3，其余数组的长度均为numParticles；
设置好数据后，开辟numTriangles*3个线程，每个线程处理数组中一个元素的数据，在图形处理器GPU中进行处理。
5.根据权利要求4所述的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的方法，其特征在于：所述步骤S4进一步具体包括：所述步骤S41、记录影响当前顶点的其余顶点：即每个线程读取数据结构体DistanceConstraintStruct中的数据，获取startIndex和endIndex，将deltaCountstartIndex和deltaCountendIndex中的数据加1；
步骤S42、计算当前数据结构体DistanceConstraintStruct中每个顶点的位移量：即获取startIndex和endIndex，对应取到verticesstartIndex和verticesendIndex的顶点坐标，deltaPosstartIndex和deltaPosendIndex的计算公式如下：
Figure FDA0003071618240000021
Figure FDA0003071618240000022
其中wstartIndex和wendIndex为invMass对应索引为startIndex和endIndex的值，n为verticesendIndex-verticesstartIndex，L为n的模长，restLength表示顶点数据创建时索引为startIndex和endIndex两个顶点的距离，stiffness为实验调整参数，调整范围为0～1；
步骤S43、计算每个顶点最终位移量：即当所有上述步骤计算完毕后，更新所有顶点的最终位移如下
Figure FDA0003071618240000031
其中i的取值为0～numParticles-1，最终将PredictedPositions的取值应用到最终的顶点数据之中，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
6.一种基于Compute Shader的实时布料仿真的系统，其特征在于：所述系统包括布料网格数据创建模块、约束数据建立模块、传送模块、以及布料绘制模块；
所述布料网格数据创建模块，用于创建布料的网格数据，即布料由一张二维平面组成，且二维平面由若干个正方形组成，每个正方形由四个顶点组成，正方形内部包含两个三角形数据，对顶点和三角形数据进行设置；
所述约束数据建立模块，用于建立顶点的约束数据，将约束数据储存在一设定的数据结构体中；
所述传送模块，用于将数据结构体中的约束数据传入到图形处理器GPU中；
所述布料绘制模块，通过图形处理器GPU端进行约束数据求解，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
7.根据权利要求6所述的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的系统，其特征在于：所述布料网格数据创建模块的实现方式进一步具体包括：
初始化顶点及对应三角形数据，即给定一个m*n的行列范围，表示共有m行n列个正方形，为了组成这些正方形数据，需要(m+1)*(n+1)个顶点，存储在数组vertices中，数组长度为numParticles，这些顶点共组成m*n*2个三角形，存储在数组triangles中，数组长度为numTriangles，这些顶点和对应三角形数据共同组成布料的网格数据；
设置顶点坐标及三角形数据，即按照从左往右、自下而上，间隔固定距离创建顶点数据，为数组vertices中顶点数据赋值，并基于创建好的顶点数据设置三角形数据，每个三角形存储自身三个点所对应的顶点索引。
8.根据权利要求7所述的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的系统，其特征在于：所述约束数据建立模块的实现方式进一步具体为：布料模拟仿真的核心思想是获得每个顶点的位移量，每个顶点受到邻域顶点的约束，即三角形包含的三个顶点相互之间有影响，需要存储这些信息，在后续的约束数据求解中使用；设置约束数据储存的数据结构体distanceConstraintStruct，其长度为numTriangles*3，其中distanceConstraintStruct储存以下信息：startIndex：相互影响顶点的最小索引值，endIndex：相互影响顶点的最大索引值；restLength：两个顶点间的距离。
9.根据权利要求8所述的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的系统，其特征在于：所述传送模块中需要传入图形处理器GPU的数组如下：
distanceConstraintStruct，
vertices，
deltaCount，
predictedPositions，
invMass，
deltaPos；
其中，vertices是顶点数据存储的数组，deltaCount为对当前顶点有影响的邻域顶点个数，predictedPositions为受到约束作用后的预测位置，invMass为每个顶点对应质量的倒数，deltaPos为每个约束对顶点施加的位移量；distanceConstraintStruct的数组长度为numTriangles*3，其余数组的长度均为numParticles；
设置好数据后，开辟numTriangles*3个线程，每个线程处理数组中一个元素的数据，在图形处理器GPU中进行处理。
10.根据权利要求9所述的一种基于Compute Shader的实时布料仿真的系统，其特征在于：所述布料绘制模块的实现方式进一步具体包括：
记录影响当前顶点的其余顶点：即每个线程读取数据结构体DistanceConstraintStruct中的数据，获取startIndex和endIndex，将deltaCountstartIndex和deltaCountendIndex中的数据加1；
计算当前数据结构体DistanceConstraintStruct中每个顶点的位移量：即获取startIndex和endIndex，对应取到verticesstartIndex和verticesendIndex的顶点坐标，deltaPosstartIndex和deltaPosendIndex的计算公式如下：
Figure FDA0003071618240000051
Figure FDA0003071618240000052
其中wstartIndex和wendIndex为invMass对应索引为startIndex和endIndex的值，n为verticesendIndex-verticesstartIndex，L为n的模长，restLength表示顶点数据创建时索引为startIndex和endIndex两个顶点的距离，stiffness为实验调整参数，调整范围为0～1；计算每个顶点最终位移量：即当所有上述计算完毕后，更新所有顶点的最终位移如下
Figure FDA0003071618240000053
其中i的取值为0～numParticles-1，最终将PredictedPositions的取值应用到最终的顶点数据之中，通过渲染管线，实现最终的布料绘制。
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