[发明专利]一种基于GPU的三维流体模拟方法

权利要求书

1.一种基于GPU的三维流体模拟方法，其特征在于，包括：

采集三维流体的数据信息并进行存储，获得三维流体的数据信息；

CPU对获得的三维流体的数据信息进行预处理操作，获得预处理的预处理结果；

GPU对获得的三维流体的数据信息进行流体模拟，获得三维流体的数据信息的流体模拟结果；

将所获得的三维流体的数据信息的流体模拟结果进行渲染，获得渲染后的三维流体的数据信息的流体模拟结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CPU对获得的三维流体的数据信息进行预处理操作，获得预处理的预处理结果的步骤，包括：

将流体离散为平滑粒子流体动力学SPH的粒子；

设置平滑粒子流体动力学SPH的粒子的初始属性值；其中，所述平滑粒子流体动力学SPH的粒子的初始属性值为位置数值、半径数值、质量数值及流体的剩余密度数值；

对边界及障碍物的三角面片进行细分；

把初始化数据传入GPU的显存或纹理单元中，完成CPU对获得的三维流体的数据信息进行预处理操作的全过程。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GPU对获得的三维流体的数据信息进行流体模拟，获得三维流体的数据信息的流体模拟结果的步骤，包括：

GPU对获得的三维流体的数据信息进行数据更新过程，获得更新的三维流体的数据信息；

对更新的三维流体的数据信息进行流体模拟，获得三维流体的数据信息的流体模拟结果。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述GPU对获得的三维流体的数据信息进行数据更新过程，获得更新的三维流体的数据信息的步骤，包括：

计算每个粒子处的浓度，获得每个粒子处的浓度；

计算每个粒子的力及颜色场值，获得每个粒子的力及每个粒子的颜色场值；

移动粒子并清空粒子的相关场，获得更新的三维流体的数据信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算每个粒子处的浓度，获得每个粒子处的浓度的步骤，包括：

采用基于切片的计算方式，将每个粒子处的浓度进行扩散处理，获得相应的每个片元的每个粒子处的浓度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采用基于切片的计算方式，将每个粒子处的浓度进行扩散处理，获得相应的每个片元的每个粒子处的浓度的步骤，包括：

依据影响因素，确定体浓度纹理中粒子影响的切片个数；

为每个被影响切片构造一个相应的被影响区域的四边形，获得每个被影响切片相应的被影响区域的四边形；

依据对应关系，把每个四边形光栅化到相应的被影响的切片上；获得相应的片元；

对于每个片元，计算每个粒子处与片元粒子中心的距离，获得每个粒子处与片元粒子中心的距离数值；

依据SPH浓度方程，由每个粒子处与片元粒子中心的距离数值，计算每个粒子处的浓度，获得相应的每个片元的每个粒子处的浓度。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采用基于切片的计算方式的步骤，包括：

采用世界空间的粒子位置及世界空间的粒子位置的浓度去填充顶点缓存，获得存储有世界空间的粒子位置及世界空间的粒子位置的浓度的顶点缓存；

将体纹理设置为渲染目标，对顶点缓存中的数据进行渲染；

将每个包含SPH浓度方程的一维纹理设置为shader程序中的输入全局变量，获得含有全局变量的一维纹理；

采用含有全局变量的一维纹理，通过纹理查询来计算片元的浓度，获得片元的浓度。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采用基于切片的计算方式的步骤，包括：

通过顶点着色器完成顶点着色器代码中的计算过程，获得顶点着色器的计算结果；

通过几何着色器完成几何着色器代码中的计算过程，获得几何着色器的计算结果；

通过像素着色器采用光线投射算法的方法来完成像素着色器代码中的计算过程，获得像素着色器的计算结果。