专利名称：一种基于2d网格的实时水波纹理处理方法
技术领域：
本发明属于图像处理领域，尤其涉及一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法。
背景技术：
水波图像的模拟一直是计算机图形学研究的热点，由于水面的物理原型十分复杂，实时地对其进行精确描述相当困难，因此研究者们一直在寻求真实感和复杂度之间的平衡点，基于Navier-Stokes方程的水面模型,模型精确但求解复杂,不适合实时计算。也有人提出了线性生成海面网格的方法，采用逆FFT计算，求得一定数量的线性函数叠加描述波浪，该类方法追求统计学上的模拟，未考虑物理精确性，有待于与流体动力学理论的结合；而在游戏等需要快速生成水体的场合，往往采用perlin噪声等噪声源的预计算生成水面，该方法可以生成视觉效果良好的水面，但无法结合物理计算。另外还提出了一种基于 GTO的实时生成和渲染水面的方法。该方法仍使用折射和反射纹理的方式。而不同的是，纹理生成后，水面合成及模拟步骤均在GPU片段程序中实现。由于目前开发板硬件只支持OpenES I. O接口，不能使用可编程显卡的强大的流计算能力。鉴于以上的水波模拟算法虽然可以获得一些模拟的真实效果，但是对于开发板处理速度慢，只支持Open ES I. O的瓶颈来说，复杂而计算量大的算法、使用GPU可编程显卡都是无法在目前的智能电视等智能设备开发平台上应用，所以针对目前的硬件状况，以上的算法均不适用于在智能电视等智能设备开发平台上使用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法，旨在解决在现有算法处理水面计算复杂，硬件要求高的问题。本发明实施例是这样实现的，一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法，所述方法包括下述步骤根据显示图像的长宽比设置用于模拟水波纹理的网格，并对网格中的每个节点设置纹理坐标；
将水波的传递模拟为正弦波，并根据波动方程
权利要求
1.一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 根据显示图像的长宽比设置用于模拟水波纹理的网格，并对网格中的每个节点设置纹理坐标；将水波的传递模拟为正弦波，并根据波动方程
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据显示图像的长宽比设置用于模拟水波纹理的网格，并对网格中的每个节点设置纹理坐标的步骤，具体为设置水波三维网格模型，所述网格模型根据显示图像长宽自适应网格节点的X值、Y 值，并且网格节点Z值初始时为O ;根据所述网格模型设置显示图像的纹理坐标，所述纹理坐标对应三维网格模型的节点设置。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述坐标的增量的计算还包括，设置D/ (W*S*T)衰减系数对振幅增量进行衰减的步骤,衰减计算的公式为An = AtfDV^W-S*!')], 其中An表示第N帧时水波的波峰、An-I表示第N-I帧时的波峰、D表示网格节点到水波中心的距离、W表示水波的波长、S表示水波在介质中得传播速度、T表示水波波动的时间。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，实时捕捉波幅最小节点，对节点设置替换振幅为零的水波。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述波动平均法向量的计算，具体为 根据每个节点水波的坐标值计算该节点的法向量；通过求平均值法计算网格中每个节点的波动平均法向量。
6.如权利要求I所述的方法，所述根据所述的纹理坐标的增量与波动法向量实时渲染生成水波的波动，其特征在于根据方程Z(t0+t) = ZO (tO) + A Z实时更新水波质点的高度场，所述的高度场表示为方程 Z(t) = X(x, y)。以所述的波动平均法向量作为桥梁，将三维网格模型的节点波动映射为显示图像的纹理坐标的像素偏移。
7.如权利要求I至6任一项所述的方法，其特征在于，所述的根据所述的纹理坐标的增量与波动平均法向量实时渲染生成水波的波动步骤，具体在于根据所述的波动平均法向量与纹理坐标的增量通过图像渲染器生成二维坐标系下像素的变化方向与幅度的调整。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算水波到达网格的每个节点的高度值的方法具体为当只有一条水波时，按照波动方程直接计算波幅值；或者，当有多条水波时，则将每条水波产生的波幅值进行线性叠加。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括，设置随机的水波激荡， 水波向四周传递，形成水波的叠加、反射、衰减、平静步骤。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括，设置用户触摸或者鼠标激荡水波，水波向四周传递，形成水波的叠加、反射、衰减、平静步骤。
全文摘要
本发明适用于图像处理领域，提供了一种基于2D网格的实时水波纹理处理方法，该方法包括下述步骤根据显示图像的长宽比设置用于模拟水波纹理的网格，并对网格中的每个节点设置纹理坐标；将水波的传递模拟为正弦波，并根据波动方程计算水波到达网格的每个节点时的高度值；根据所述每个节点的高度值计算每个节点的纹理坐标的增量与波动平均法向量；根据所述的纹理坐标的增量与波动平均法向量实时渲染生成水波的波动。本发明实施例，对网格的每个节点设置纹理坐标，通过节点的高度值计算纹理坐标的增量，进而模拟水波图像，使得无需通过求导、求积分等复杂的算法，只需计算波动方程即可模拟水波图像，降低了对显示设备硬件的需求。
文档编号G06T11/40GK102592297SQ20111044788
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者卢伟超, 张颖, 赵智宝 申请人:Tcl集团股份有限公司