一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及移動(dòng)終端技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，所述方法包括：當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng)；生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化；判斷粒子生命周期，如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，如果生命周期未結(jié)束，則更新粒子狀態(tài)；渲染粒子，通過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染，控制對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，并利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真；粒子系統(tǒng)仿真完成，幀結(jié)束。本發(fā)明通過采用粒子系統(tǒng)對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維動(dòng)態(tài)仿真，提升了模擬效果的真實(shí)度，將復(fù)雜運(yùn)算的特效應(yīng)用到移動(dòng)終端中，方便了用戶，提升了移動(dòng)終端的游戲特效處理速度。
【專利說明】
一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及移動(dòng)終端技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著手游技術(shù)和VR(Virtual Reality:虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)的不斷發(fā)展，自主研發(fā)的游 戲特效種類繁多，不斷推陳出新，粒子特效的運(yùn)用能夠使游戲畫面以及手機(jī)界面更加具有 渲染力，增加真實(shí)感的同時(shí)會(huì)給用戶帶來不一樣的體驗(yàn)。
[0003] 在游戲圖形系統(tǒng)的開發(fā)過程中，經(jīng)常要對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，如雨、煙、水流、火 焰、霧、雪、塵埃、火花、爆炸以及發(fā)光的軌跡等模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，模擬這些現(xiàn)象的渲染技 術(shù)稱作粒子系統(tǒng)，換言之，粒子系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中以粒子群體來模擬模糊現(xiàn)象的技 術(shù)。相比于傳統(tǒng)的渲染技術(shù)，采用粒子系統(tǒng)對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，能夠提升模擬效果的真實(shí) 度。
[0004] 粒子系統(tǒng)的基礎(chǔ)是大量的粒子，通過對(duì)粒子進(jìn)行模擬和渲染，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模糊對(duì) 象的模擬。
[0005] 粒子系統(tǒng)的性能直接影響對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬的真實(shí)度，現(xiàn)有的粒子系統(tǒng)處理方 法一般是通過控制粒子數(shù)量或者改進(jìn)模擬算法來提升粒子系統(tǒng)的性能。
[0006] 隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的迅速發(fā)展，新技術(shù)已經(jīng)層出不窮，傳統(tǒng)經(jīng)典的歐式幾何方法 只能用于直線，光滑的曲線以及平面等，可以實(shí)現(xiàn)一些規(guī)則的圖形建模，對(duì)于動(dòng)態(tài)的景物模 擬已經(jīng)顯得力不從心，即而現(xiàn)有技術(shù)中還無法在手機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的游戲特效，操作也 不方便。
[0007] 因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)無法而將這種復(fù)雜運(yùn)算的特效應(yīng)用 到手機(jī)中，因此本發(fā)明的一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法來通過粒子特效運(yùn)用到手機(jī) 中，通過采用粒子系統(tǒng)對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，主要利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維建模，并 且利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維動(dòng)態(tài)仿真，能夠提升模擬效果的真實(shí)度，將復(fù)雜運(yùn)算的特效應(yīng) 用到移動(dòng)終端中，本發(fā)明在不增加粒子系統(tǒng)的處理流程的復(fù)雜度的情況下，優(yōu)化粒子系統(tǒng) 的性能，從而提升粒子系統(tǒng)對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬的真實(shí)度。
[0009] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下： 一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其中，包括： 步驟A，當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng)； 步驟B，當(dāng)粒子的幀啟動(dòng)后，生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化； 步驟C，判斷粒子生命周期，如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，如果生命周期未結(jié)束，則 更新粒子狀態(tài)； 步驟D，渲染粒子，通過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染，控制對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模 擬，并利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真； 步驟E，粒子系統(tǒng)仿真完成，幀結(jié)束。
[0010] 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上是以很小的稱為幀(Frame)的單位傳輸?shù)?，幀由幀頭和幀數(shù)據(jù)組成， 不同的部分執(zhí)行不同的功能。幀通過特定的稱為網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的軟件進(jìn)行成型，然后通過 網(wǎng)卡發(fā)送到網(wǎng)線上，通過網(wǎng)線到達(dá)它們的目的機(jī)器，在目的機(jī)器的一端執(zhí)行相反的過程。接 收端機(jī)器的以太網(wǎng)卡捕獲到這些幀，并告訴操作系統(tǒng)幀已到達(dá)，然后對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0011] 粒子系統(tǒng)表示三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中模擬一些特定的模糊現(xiàn)象的技術(shù)，而這些現(xiàn)象 用其它傳統(tǒng)的渲染技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的真實(shí)感的游戲特效，經(jīng)常使用粒子系統(tǒng)模擬的現(xiàn)象有 火、爆炸、煙、水流、火花、落葉、云、霧、雪、塵、流星尾跡或者象發(fā)光軌跡這樣的抽象視覺效 果。
[0012] 通過上述步驟可以實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子的渲染，使在手機(jī)上也可以體驗(yàn)到具備各種游戲特 效的、具備抽象視覺效果的手游。
[0013] 所述步驟B中的生成粒子具體包括： Bl、控制粒子系統(tǒng)粒子集的初始分布按照一定規(guī)律加以排列； B2、假設(shè)粒子的空間坐標(biāo)為
，則粒子的三維坐標(biāo)分布則滿足一個(gè)約束方程
其中服從一概率分節(jié)
，所述概率分布為均勻分布或者正態(tài)分布。
[0014] 所述約束方程，是在建立系統(tǒng)模型時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)變量必須滿足的一些條件所構(gòu) 成的方程;概率分布是概率論的基本概念之一，用以表述隨機(jī)變量取值的概率規(guī)律。
[0015] 所述步驟C中判斷粒子的生命周期是粒子系統(tǒng)的粒子屬性來體現(xiàn)，粒子屬性根據(jù) 模擬場(chǎng)景的不同有所改變，通用的粒子屬性包括時(shí)間屬性，空間屬性，外觀屬性和運(yùn)動(dòng)屬 性，粒子系統(tǒng)根據(jù)不同場(chǎng)景的模擬需要而呈現(xiàn)不同的粒子屬性，而不同的粒子屬性是通過 粒子屬性中三大屬性的相關(guān)計(jì)算公式的不同而得到不同的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn) 不同的場(chǎng)景特效。
[0016] 所述粒子的時(shí)間屬性指粒子的生命周期;粒子的空間屬性指粒子在三維空間中的 坐標(biāo)值，即X軸，Y軸，Z軸三個(gè)坐標(biāo)的分布;粒子的外觀屬性指粒子的顏色Gbfor，尺寸JJfee， 透明度，其決定了粒子的視覺效果;粒子的運(yùn)動(dòng)屬性包括粒子的速度、加速 度，在每?jī)蓭g，粒子的當(dāng)前位置是由改粒子的前一幀的位置和當(dāng)前的速度 決定的；所述粒子運(yùn)動(dòng)屬性的加速度是一個(gè)綜合的數(shù)值，受到重力Gravity、風(fēng)力Wind Force、空氣浮力Air Buoyancy因素的影響，運(yùn)用物理中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律加以處理，最終得 出一個(gè)加速度。
[0017] 粒子運(yùn)動(dòng)分為三個(gè)明顯的階段，粒子生成，粒子更新，粒子消亡;所述粒子生成后， 在所述步驟D中，粒子屬性隨著幀數(shù)的更新而不斷地改變，從微觀上一個(gè)粒子的角度去分 析，假設(shè)當(dāng)前幀為/幀，對(duì)比前一時(shí)間/-1幀，兩者之間的時(shí)間差為At:，所述粒子的空間屬 性確定為：


其中， 晚粒子三維空間的坐標(biāo)，
為第$-1幀粒子 三維空間0 幀時(shí)粒子在三維空間上的三個(gè)速度分量。
[0018] 在所述步驟D中，對(duì)粒子進(jìn)行渲染時(shí)，所述粒子的第/幀粒子運(yùn)動(dòng)屬性確定為：
其中，為第丨幀粒子的速度，為第#-1幀粒子的速度， 為第:f-1幀粒子的加速度。
[0019] 在所述步驟D中，渲染粒子包括粒子的外觀屬性，所述粒子外觀屬性變化包括:粒 子的顏色的變化，粒子大小的變化，和粒子透明度的變化。
[0020] 在所述步驟D中，渲染粒子包括對(duì)粒子顏色的渲染，所述粒子顏色的變化確定為：
其中，Gdliar表不粒子顏色屬性值說，) CbfcrIfeifer表不單位時(shí)間下粒子顏色的變 化值。
[0021] 在所述步驟D中，渲染粒子包括對(duì)粒子大小的渲染，所述粒子大小的變化確定為：
其中，表不粒子的大小，
表不單位時(shí)間下粒子尺寸的變化值。
[0022] 在所述步驟D中，渲染粒子包括對(duì)粒子透明度的渲染，所述粒子透明度的變化確定 為：
其4
I示粒子的透明度，
表示單位時(shí)間內(nèi)粒子透明度的變化值，透 明值表示粒子當(dāng)前的亮度，一般配合著深度測(cè)試、測(cè)試等可以輕松地實(shí)現(xiàn)一些半透 明景物的渲染。
[0023] 步驟C中有提到判斷粒子生命周期是否結(jié)束，那么如何判斷粒子的消亡，粒子的消 亡一般滿足下列三個(gè)條件之一： 1.粒子的生命值隨著幀數(shù)的更新，不斷地減少，最終減為零時(shí)，粒子則被認(rèn)為達(dá)到消亡 條件； 2. 粒子空間屬性會(huì)制約粒子的消亡，當(dāng)例子運(yùn)動(dòng)到屏幕之外的區(qū)域，為了減少計(jì)算機(jī) 的運(yùn)算量，則認(rèn)為粒子消亡； 3. 粒子的顏色值和透明度達(dá)到最低時(shí)，或者長時(shí)間處在和背景色相融時(shí)，即使其他屬 性仍然是正常范圍，也認(rèn)為粒子消亡。
[0024] 凡是達(dá)到粒子消亡的三個(gè)條件之一，則認(rèn)為粒子已經(jīng)處于消亡狀態(tài)，此時(shí)需要重 新初始化粒子狀態(tài)。
[0025]并且常見粒子繪制方法有三種，點(diǎn)粒子、線粒子、片面粒子。
[0026] 1.點(diǎn)粒子的繪制是通過點(diǎn)光源實(shí)現(xiàn)的，可以有效避免粒子間遮擋的問題，也不用 考慮粒子之間碰撞的問題，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)的硬件開銷，同時(shí)提高實(shí)時(shí)性的效果。
[0027] 2.線粒子繪制的基本方法是，定義一個(gè)具有頭和尾的結(jié)構(gòu)性粒子，其中頭尾粒子 均具有自己的屬性，所有屬性通過一個(gè)頭到尾的線性插值實(shí)現(xiàn)，透明度則是從中心到邊緣， 按照線性函數(shù)向兩邊遞減，這種生成方式對(duì)硬件的開銷小，適用并行實(shí)現(xiàn)，非常適合手機(jī)這 樣的設(shè)備。
[0028] 3.片面粒子定義為很小的片面，每個(gè)片面粒子都具有自己的屬性，而且能夠反射 光線，這種繪制方式能夠顯示更多的物理信息。
[0029] -種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)，其中，包括： 建立模塊，用于當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng)； 粒子生成模塊，用于當(dāng)粒子的幀啟動(dòng)后，生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化； 判斷模塊，用于判斷粒子生命周期，如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，如果生命周期未 結(jié)束，則更新粒子狀態(tài)； 渲染與仿真模塊，用于渲染粒子，通過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染，控制對(duì)模 糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，并利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真； 仿真完成控制模塊，用于粒子系統(tǒng)仿真完成，控制幀結(jié)束； 所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)采用上述任一項(xiàng)所述的方法實(shí)現(xiàn)。
[0030] 所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)，其中，粒子生成模塊包括： 控制單元，用于控制粒子系統(tǒng)粒子集的初始分布按照一定規(guī)律加以排列； 計(jì)算單元，用于假設(shè)粒子的空間坐標(biāo)為，則粒子的三維坐標(biāo)分布則滿足一個(gè)約 束方程
其中服從一概率分布汽丈丸冷，所述概率分布為均勻分布或者正態(tài)分布。
[0031] 有益效果:本發(fā)明所提供的移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊 現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng);生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化;判斷粒子生命周 期，如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，如果生命周期未結(jié)束，則更新粒子狀態(tài);渲染粒子，通 過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染，控制對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，并利用三維可視化技 術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真;粒子系統(tǒng)仿真完成，幀結(jié)束。本發(fā)明通 過采用粒子系統(tǒng)對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維動(dòng)態(tài)仿真，提升了模擬效 果的真實(shí)度，將復(fù)雜運(yùn)算的特效應(yīng)用到移動(dòng)終端中，方便了用戶，提升了移動(dòng)終端的游戲特 效處理速度。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法流程示意圖； 圖2是本發(fā)明移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)實(shí)施例功能原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明。
[0034] 請(qǐng)參見圖1，圖1是本發(fā)明移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法流程示意圖。如圖1所示， 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，包括以下步驟： 步驟SlO，當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng)。
[0035] 本發(fā)明中，在移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法開始后，當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn) 行模擬時(shí)，也就是說移動(dòng)終端在運(yùn)行復(fù)雜的大型游戲時(shí)，必然會(huì)出現(xiàn)各種虛擬的特效和場(chǎng) 景，所以移動(dòng)終端會(huì)發(fā)出相應(yīng)的指給粒子系統(tǒng)，粒子系統(tǒng)在收到指令后，建立粒子的幀啟 動(dòng)。
[0036] 步驟S20,當(dāng)粒子的幀啟動(dòng)后，生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化。
[0037] 所述粒子生成方法有三種，點(diǎn)粒子、線粒子、片面粒子;所述粒子系統(tǒng)中粒子集的 初始分布是按照一定規(guī)律加以排列，粒子的空間坐標(biāo)為(?此4，則粒子的三維坐標(biāo)分布則 滿足一個(gè)約束方程所述概率分布 為均勻分布或者正態(tài)分布。
[0038] 步驟S30,判斷粒子生命周期是否結(jié)束。
[0039] 判斷粒子生命周期是否結(jié)束，那么如何判斷粒子的消亡，粒子的消亡一般滿足下 列三個(gè)條件之一:粒子的生命值隨著幀數(shù)的更新，不斷地減少，最終減為零時(shí)，粒子則被認(rèn) 為達(dá)到消亡條件;粒子空間屬性會(huì)制約粒子的消亡，當(dāng)例子運(yùn)動(dòng)到屏幕之外的區(qū)域，為了減 少計(jì)算機(jī)的運(yùn)算量，則認(rèn)為粒子消亡;粒子的顏色值和透明度達(dá)到最低時(shí)，或者長時(shí)間處在 和背景色相融時(shí)，即使其他屬性仍然是正常范圍，也認(rèn)為粒子消亡;凡是達(dá)到粒子消亡的三 個(gè)條件之一，則認(rèn)為粒子已經(jīng)處于消亡狀態(tài)，此時(shí)需要重新初始化粒子狀態(tài)。
[0040] 所述步驟S30中判斷粒子的生命周期是粒子系統(tǒng)的粒子屬性來體現(xiàn)，粒子屬性根 據(jù)模擬場(chǎng)景的不同有所改變，通用的粒子屬性包括時(shí)間屬性，空間屬性，外觀屬性和運(yùn)動(dòng)屬 性，粒子系統(tǒng)根據(jù)不同場(chǎng)景的模擬需要而呈現(xiàn)不同的粒子屬性。
[0041]所述粒子的時(shí)間屬性指粒子的生命周期;粒子的空間屬性指粒子在三維空間中的 坐標(biāo)值，即X軸，Y軸，Z軸三個(gè)坐標(biāo)的分布;粒子的外觀屬性指粒子的顏色€3〇^〇?·，尺寸ifeff， 透明度，其決定了粒子的視覺效果;粒子的運(yùn)動(dòng)屬性包括粒子的速度、加速 度_^&〇^5^0?.，在每?jī)蓭g，粒子的當(dāng)前位置是由改粒子的前一幀的位置和當(dāng)前的速度 決定的；所述粒子運(yùn)動(dòng)屬性的加速度是一個(gè)綜合的數(shù)值，受到重力Gravity、風(fēng)力Wind Force、空氣浮力Air Buoyancy因素的影響，運(yùn)用物理中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律加以處理，最終得 出一個(gè)加速度。
[0042]步驟S40,如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，直接執(zhí)行步驟S70。
[0043]判斷粒子生命周期已經(jīng)結(jié)束，即由上述三個(gè)條件判斷粒子已經(jīng)消亡，那么消亡的 粒子已經(jīng)沒有了其作用，那么將對(duì)消亡的粒子進(jìn)行刪除。
[0044] 步驟S50,如果生命周期未結(jié)束，則更新粒子狀態(tài)。
[0045] 判斷粒子生命周期未結(jié)束，則對(duì)沒有消亡的粒子的狀態(tài)進(jìn)行更新，使粒子達(dá)到一 種活躍的狀態(tài)，便于后面對(duì)粒子的渲染操作，使其具備特效功能。
[0046] 步驟S60,渲染粒子，通過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染，控制對(duì)模糊現(xiàn)象 進(jìn)行模擬，并利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真； 如果生命周期未結(jié)束，在更新粒子狀態(tài)之后，對(duì)粒子進(jìn)行渲染，調(diào)用所述粒子系統(tǒng)的預(yù) 設(shè)渲染策略，根據(jù)所述待模擬對(duì)象的顏色，大小，透明度對(duì)更新后的粒子進(jìn)行渲染。
[0047] 對(duì)粒子的渲染主要通過粒子的空間屬性，運(yùn)動(dòng)屬性和外觀屬性的改變來達(dá)到相應(yīng) 的效果，而這些屬性的變化是根據(jù)不同屬性的計(jì)算數(shù)據(jù)來改變的，所以三大屬性的變化確 定如下： 所述粒子生成后，粒子屬性隨著幀數(shù)的更新而不斷地改變，從微觀上一個(gè)粒子的角度 去分析，假設(shè)當(dāng)前幀為/幀，對(duì)比前一時(shí)間/-1幀，兩者之間的時(shí)間差為遍:，所述粒子的空 間屬性確定為：
其中，為第W幀粒子三維空間的坐標(biāo)，為第^-1幀粒子 三維空間的坐標(biāo)，為第丨-1幀時(shí)粒子在三維空間上的三個(gè)速度分量。
[0048] 對(duì)粒子進(jìn)行渲染時(shí)，所述粒子的第/幀粒子運(yùn)動(dòng)屬性確定為：
其中，F(xiàn)dbc%，為第/幀粒子的速度：
為第/-1幀粒子的速度，
第#-：!幀粒子的加速度。
[0049] 渲染粒子包括粒子的外觀屬性，所述粒子外觀屬性變化包括:粒子的顏色的變化， 粒子大小的變化，和粒子透明度的變化。
[0050] 渲染粒子包括對(duì)粒子顏色的渲染，所述粒子顏色的變化確定為：
其中，Cbiw表不粒子顏色屬性值說，61，)，.￡3〇^!^^^._表不單位時(shí)間下粒子顏色的變 化值。
[0051 ]渲染粒子包括對(duì)粒子大小的渲染，所述粒子大小的變化確定為：
其中，Jfe?表不粒子的大小，表不單位時(shí)間下粒子尺寸的變化值。
[0052]渲染粒子包括對(duì)粒子透明度的渲染，所述粒子透明度的變化確定為：
其中，表示粒子的透明度，表示單位時(shí)間內(nèi)粒子透明度的變化值。 [0053 ]步驟S70，粒子系統(tǒng)仿真完成，幀結(jié)束。
[0054] 在粒子進(jìn)行針對(duì)性的渲染結(jié)束后，便完成了粒子系統(tǒng)的特效渲染，達(dá)到了所需要 的特效功能，則粒子系統(tǒng)仿真完成，幀結(jié)束，整個(gè)移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法的過程結(jié) 束。
[0055] 在所i術(shù)步碟D中，宿染粒子包括對(duì)粒子大小的植染，所述粒子大小的變化確定為：
其中，.jSfeur表不粒子的大小，Siaaifeifei表不單位時(shí)間下粒子尺寸的變化值。
[0056] 在所述步驟D中，渲染粒子包括對(duì)粒子透明度的渲染，所述粒子透明度的變化確定 為：
其中，#&Γ表示粒子的透明度，表示單位時(shí)間內(nèi)粒子透明度的變化值，透 明值表示粒子當(dāng)前的亮度，一般配合著深度測(cè)試、^^鍘試等可以輕松地實(shí)現(xiàn)一些半透 明景物的渲染。
[0057] 步驟C中有提到判斷粒子生命周期是否結(jié)束，那么如何判斷粒子的消亡，粒子的消 亡一般滿足下列三個(gè)條件之一： 4. 粒子的生命值隨著幀數(shù)的更新，不斷地減少，最終減為零時(shí)，粒子則被認(rèn)為達(dá)到消亡 條件； 5. 粒子空間屬性會(huì)制約粒子的消亡，當(dāng)例子運(yùn)動(dòng)到屏幕之外的區(qū)域，為了減少計(jì)算機(jī) 的運(yùn)算量，則認(rèn)為粒子消亡； 6. 粒子的顏色值和透明度達(dá)到最低時(shí)，或者長時(shí)間處在和背景色相融時(shí)，即使其他屬 性仍然是正常范圍，也認(rèn)為粒子消亡。
[0058] 凡是達(dá)到粒子消亡的三個(gè)條件之一，則認(rèn)為粒子已經(jīng)處于消亡狀態(tài)，此時(shí)需要重 新初始化粒子狀態(tài)。
[0059]并且常見粒子繪制方法有三種，點(diǎn)粒子、線粒子、片面粒子。
[0060] 1.點(diǎn)粒子的繪制是通過點(diǎn)光源實(shí)現(xiàn)的，可以有效避免粒子間遮擋的問題，也不用 考慮粒子之間碰撞的問題，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)的硬件開銷，同時(shí)提高實(shí)時(shí)性的效果。
[0061] 2.線粒子繪制的基本方法是，定義一個(gè)具有頭和尾的結(jié)構(gòu)性粒子，其中頭尾粒子 均具有自己的屬性，所有屬性通過一個(gè)頭到尾的線性插值實(shí)現(xiàn)，透明度則是從中心到邊緣， 按照線性函數(shù)向兩邊遞減，這種生成方式對(duì)硬件的開銷小，適用并行實(shí)現(xiàn)，非常適合手機(jī)這 樣的設(shè)備。
[0062] 3.片面粒子定義為很小的片面，每個(gè)片面粒子都具有自己的屬性，而且能夠反射 光線，這種繪制方式能夠顯示更多的物理信息^
[0063] 以下通過一具體的應(yīng)用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法中通過建立粒子系統(tǒng)，對(duì)模糊現(xiàn)象 進(jìn)行模擬，并利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真做進(jìn)一 步詳細(xì)描述： 第一步、建立粒子的屬性類； Class CParticle{ int x; int y; int startX; int startY; double startTime; Vector3D m-Position; Vector3D m-Velocity; Vector3D m-Size; Vector3D m-Color; Vector3D m-Alpha; public Particle(int x, int y, int startX, int startY, Vector3D m-Position， Vector3D m-Velocity， Vector3D m-Size， Vector3D m-Color， Vector3D m-Alpha， double m-StartTime )； }； 第二步、粒子系統(tǒng)的初始化； Public void Particle(int x, int y, int startX, int startY, Vector3D Position, Vector3D Velocity, Vector3D Size, Vector3D Color, Vector3D Alpha, double startTime ){ InitO; this.X = x; this.y = y; this.startX = startX; this.startY = startY; this.m-Position = Position; this, m-Velocity = Velocity; this. m-Size = Size; this. m-Color = Color; this, m-Alpha = Alpha; this. m-StartTime = startTime; } 第三步、粒子的生成 public void addParticle(int num, double startTime, int winffidth){ for (int i = 0; i < num; i++) { int color = getColor(i); int r = I; double Velocity.x = -30 + 10 ^ (Math.randomO);// 垂直速度 double Velocity.y = 10 - 20 ^ (Math.randomO);// 水平速度 int startX = winffidth / 2; int startY = 100; Particle partical = new Particle (x, y, startX, startY, Position, Velocity, Size， Color，Alpha, startTime); particals.add(partical); } 第三步、粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 public void runParticleSys(void){ addParticIe(num, startTime，winffidth); while (flag) { //每次添加5粒 particaIView. particIeSet.addPartical(5, time，window_ Width); int count = particals.sizeO ; for (int i = 0; i < count; i++) { Particle partical = particals.get(i); //計(jì)算程序開始到現(xiàn)在的時(shí)間差 double timeSpan = time - partical.startTime; //計(jì)算此時(shí)粒子的X值 int t empX = (int) ( part i caI . s tartX + partical.horizontal_v * timeSpan); // 4.9 * timeSpan * timeSpan=l/2*g*t*t;//物理公式，g= 9·8m/s; //計(jì)算此時(shí)粒子的Y值 int tempY = (int) (partical.startY + 4.9 * timeSpan * timeSpan); if (tempY > ParticleView.DIE_0UT_LINE) { parti cals, remove (parti cal); // 刪除該粒子 count = particals.sizeO;// 重親jf獲取個(gè)數(shù) } position.x = tempX; position.y = tempY; position.z =0; } time += span; try { Thread.sleep(sleepSpan); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } 第四步、更新繪制粒子狀態(tài) public void updateDraw(Canvas canvas) { canvas.drawColor(Color.BLACK); // 清屏 Paint paint = new PaintO ; // 創(chuàng)建幽筆對(duì)象 //遍歷粒子集合，繪制每個(gè)粒子 for (int i = 0; i < particleSet.size(); i++) { Particle p = particleSet.get(i); paint.setColor(p.color); //設(shè)置畫筆顏色為粒子顏色 int tempX = m_Position.x; // 獲得粒子X坐標(biāo) int tempY = m_Position.y; // 獲得粒子Y坐標(biāo) int tempRadius = m_Size.r; // 獲得粒子半徑 RectF oval = new RectF(tempX, tempY， tempX + 2 * tempRadius, tempY + 2 * tempRadius); canvas.drawCircle(tempX, tempY，tempRadius，paint); } paint · setColor(Color.WHITE); // 設(shè)置幽筆顏色 paint.setTextSize(18); // 設(shè)置文字大小 paint. setAntiAlias(true); // 設(shè)置抗據(jù)齒 canvas.drawText(fps，15，15，paint); // 幽出幀速率字符 串 } 第五步、粒子消亡 public void destoryParticle(int x, int y, int startX, int startY， Vector3D m-Position， Vector3D m-Velocity， Vector3D m-Size， Vector3D m-Color， Vector3D m-Alpha， double m-StartTime ){ delete m-Position; delete m-Velocity; delete m-Size; delete m-Color; delete m-Alpha; x=〇; y=〇; StartX=O; StartY=O; StartTime=O; }〇
[0064] 本發(fā)明通過上述方法。能實(shí)現(xiàn)模擬各種可視化虛擬現(xiàn)實(shí)方面用途廣泛，在模擬風(fēng)、 雨、雷、電、爆炸、煙花等各種自然特效方面，本發(fā)明的粒子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)容易操作方便。
[0065] 基于上述方法實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)，如圖2 所示，移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)包括： 建立模塊210，用于當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng);具體如 上所述。
[0066] 粒子生成模塊220,用于當(dāng)粒子的幀啟動(dòng)后，生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化； 具體如上所述。
[0067]判斷模塊230，用于判斷粒子生命周期，如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，如果生命 周期未結(jié)束，則更新粒子狀態(tài);具體如上所述。
[0068]渲染與仿真模塊240,用于渲染粒子，通過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染， 控制對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，并利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維 動(dòng)態(tài)仿真;具體如上所述。
[0069] 仿真完成控制模塊250,用于粒子系統(tǒng)仿真完成，控制幀結(jié)束;具體如上所述。
[0070] 所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)采用上述任一項(xiàng)所述的方法實(shí)現(xiàn)。
[0071 ]所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)，其中，粒子生成模塊包括： 控制單元，用于控制粒子系統(tǒng)粒子集的初始分布按照一定規(guī)律加以排列； 計(jì)算單元，用于假設(shè)粒子的空間坐標(biāo)為，則粒子的三維坐標(biāo)分布則滿足一個(gè)約 束方?
其中服從一概率分布，所述概率分布為均勻分布或者正態(tài)分布。
[0072] 綜上所述:本發(fā)明所提供的移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊 現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng);生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化;判斷粒子生命周 期，如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，如果生命周期未結(jié)束，則更新粒子狀態(tài);渲染粒子，通 過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染，控制對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，并利用三維可視化技 術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真;粒子系統(tǒng)仿真完成，幀結(jié)束。本發(fā)明通 過采用粒子系統(tǒng)對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三維動(dòng)態(tài)仿真，提升了模擬效 果的真實(shí)度，將復(fù)雜運(yùn)算的特效應(yīng)用到移動(dòng)終端中，方便了用戶，提升了移動(dòng)終端的游戲特 效處理速度。
[0073] 當(dāng)然，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程， 是可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)硬件(如處理器，控制器等)來完成，所述的程序可存儲(chǔ) 于一計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)可包括如上述各方法實(shí)施例的流程。其 中所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為存儲(chǔ)器、磁碟、光盤等。
[0074] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可 以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保 護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括： 步驟A，當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng)； 步驟B，當(dāng)粒子的幀啟動(dòng)后，生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化； 步驟C，判斷粒子生命周期，如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，如果生命周期未結(jié)束，則 更新粒子狀態(tài)； 步驟D，渲染粒子，通過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染，控制對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模 擬，并利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真； 步驟E，粒子系統(tǒng)仿真完成，幀結(jié)束。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟B中的生 成粒子具體包括： B1、控制粒子系統(tǒng)粒子集的初始分布按照一定規(guī)律加以排列； B2、假設(shè)粒子的空間坐標(biāo)為，則粒子的三維坐標(biāo)分布則滿足一個(gè)約束方程 .· 1 1 . 1 1 1L f - Ο . 其中(?:美分服從一概率分布汽筆其碎夂?，所述概率分布為均勻分布或者正態(tài)分布。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述步驟C中判斷 粒子的生命周期是粒子系統(tǒng)的粒子屬性來體現(xiàn)，粒子屬性根據(jù)模擬場(chǎng)景的不同有所改變， 通用的粒子屬性包括時(shí)間屬性，空間屬性，外觀屬性和運(yùn)動(dòng)屬性，粒子系統(tǒng)根據(jù)不同場(chǎng)景的 模擬需要而呈現(xiàn)不同的粒子屬性。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述粒子的時(shí)間屬 性指粒子的生命周期;粒子的空間屬性指粒子在三維空間中的坐標(biāo)值，即X軸，Y軸，Z軸三個(gè) 坐標(biāo)的分布;粒子的外觀屬性指粒子的顏色，尺寸，透明度」，其決定了粒子 的視覺效果;粒子的運(yùn)動(dòng)屬性包括粒子的速度、加速度，在每?jī)蓭?間，粒子的當(dāng)前位置是由改粒子的前一幀的位置和當(dāng)前的速度決定的；所述粒子運(yùn)動(dòng)屬性 的加速度是一個(gè)綜合的數(shù)值，受到重力Gravity、風(fēng)力Wind Force、空氣浮力Air Buoyancy 因素的影響，運(yùn)用物理中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律加以處理，最終得出一個(gè)加速度。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述粒子生成后， 在所述步驟D中，粒子屬性隨著幀數(shù)的更新而不斷地改變，從微觀上一個(gè)粒子的角度去分 析，假設(shè)當(dāng)前幀為/幀，對(duì)比前一時(shí)間-1幀，兩者之間的時(shí)間差為以:，所述粒子的空間屬 性確定為：其中，為第爹幀粒子三維空間的坐標(biāo)，/*〇5^&?1*^^為第膏-1幀粒子三 維空間的坐標(biāo)，為第1幀時(shí)粒子在三維空間上的三個(gè)速度分量。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其特征在于，在所述步驟D中，對(duì) 粒子進(jìn)行渲染時(shí)，所述粒子的第/幀粒子運(yùn)動(dòng)屬性確定為： 其中，F(xiàn)e&ci^為第#幀粒子的速度，為第丨-1幀粒子的速度， 為第/-?幀粒子的加速度。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其特征在于，在所述步驟D中，渲 染粒子包括粒子的外觀屬性，所述粒子外觀屬性變化包括:粒子的顏色的變化，粒子大小的 變化，和粒子透明度的變化。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的方法，其特征在于，在所述步驟D中，渲 染粒子包括對(duì)粒子顏色的渲染，所述粒子顏色的變化確定為：其中，.?3ο???·表不粒子顏色屬性值你，61，79)，.1〇1^1?^6^._表不單位時(shí)間下粒子顏色的變 化值； 在所述步驟D中，渲染粒子包括對(duì)粒子大小的渲染，所述粒子大小的變化確定為：其中，_表示粒子的大小，洗表示單位時(shí)間下粒子尺寸的變化值； 在所述步驟D中，渲染粒子包括對(duì)粒子透明度的渲染，所述粒子透明度的變化確定為：其中，表示粒子的透明度，^&?￡^表示單位時(shí)間內(nèi)粒子透明度的變化值。9. 一種移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 建立模塊，用于當(dāng)移動(dòng)終端需對(duì)模糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬時(shí)，建立粒子的幀啟動(dòng)； 粒子生成模塊，用于當(dāng)粒子的幀啟動(dòng)后，生成粒子并對(duì)粒子系統(tǒng)進(jìn)行初始化； 判斷模塊，用于判斷粒子生命周期，如果生命周期結(jié)束，則刪除粒子，如果生命周期未 結(jié)束，則更新粒子狀態(tài)； 渲染與仿真模塊，用于渲染粒子，通過對(duì)粒子系統(tǒng)的粒子屬性進(jìn)行對(duì)應(yīng)渲染，控制對(duì)模 糊現(xiàn)象進(jìn)行模擬，并利用三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維建模，利用粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)仿真； 仿真完成控制模塊，用于粒子系統(tǒng)仿真完成，控制幀結(jié)束； 所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)采用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法實(shí)現(xiàn)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述移動(dòng)終端模擬粒子系統(tǒng)的系統(tǒng)，其特征在于，粒子生成模塊包 括： 控制單元，用于控制粒子系統(tǒng)粒子集的初始分布按照一定規(guī)律加以排列； 計(jì)算單元，用于假設(shè)粒子的空間坐標(biāo)為則粒子的三維坐標(biāo)分布則滿足一個(gè)約 束方程/〇^凡〇=〇; 其中玲服從一概率分布兄4=0:，所述概率分布為均勻分布或者正態(tài)分布。
【文檔編號(hào)】G06T15/00GK106056660SQ201610372043
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】丁俊
【申請(qǐng)人】深圳鉑睿智恒科技有限公司