0 說在開始

發現介紹物理動畫實現流程的文章較少，入門需要一定時間，所以才有了這篇文章。此文章不具體介紹算法部分和數學公式，例如SPH、歐拉公式、NS公式、彈簧質點模型等等，而是如何去構造自己的第一個計算機圖形學動畫，其中涉及較多Reference，我會在文章最后給出，非常感謝。（其為我在實驗室做實驗時整理得到，趁熱記錄~）

因個人實驗室的代碼不方便開源，找到代替代碼，流程都是類似的：

https://github.com/douysu/person-summary?github.com

所需知識、內容和工具：

• OpenGL-實時可視化運行狀態. 鏈接
• 圖形學物理仿真知識掃盲-閆令琪Animation圖形課程部分. 鏈接
• Blender、Mitsuba Renderer或其他渲染器. 鏈接

1 運行結果

Fluid Simulation(物理動畫流體模擬)展示視頻_嗶哩嗶哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili?www.bilibili.com知乎視頻?www.zhihu.com

2 物理動畫渲染流程

其可以分為三步：

（1）物理仿真：其包括多種算法，基于粒子的物理方法。賦予粒子物理特性，例如重力，張力，相互作用力，計算粒子下一步位置。

（2）液體表面重建：無論歐拉方法還是拉格朗日方法，粒子都是離散的，都先需要進行液體表面重建，計算法向量，然后在送入Blender進行渲染。 鏈接

（3）離線渲染：在Blender中設置場景（光照、材質、攝像機）中渲染成圖像。使用工具將連續圖像序列轉為視頻。

一步步來介紹。

3 物理仿真

使用WCSPH、PCISPH、DFSPH或者其他物理仿真算法實現仿真，可視化部分使用OpenGL，如以下幾個開頭效果的仿真圖，算法實現部分和場景搭建可以查看其它Github和文章。

在仿真過程中，記錄每一幀的粒子信息到二進制文件中，這里二進制的文件格式為.pos。如下。這里需要注意，重構時，不同相的物體需要分開保存，因為渲染階段需要付給物體不同材質。例如，這里的0_0_d.pos為第一幀水杯，需要付給玻璃材質。0_0_f.pos對應流體的內容，也就是杯子中的水，需要付給水材質。

有了每一幀粒子的數據了，下一步為重構。

4 液體表面重建

得到每一幀.pos二進制文件，對每一幀中的所有.pos進行重構得到ply模型。這里對應331幀和332幀ply。

5 離線渲染

打開Blender，導入ply，設置場景（材質、燈光、視角、背景板等）點擊渲染->渲染圖像。渲染當前幀圖像。

只是一幀渲染方式，我們有很多幀動畫，不可能一幀一幀手動渲染。解決問題，Blender支持腳本編程，可以實現自動渲染，來看腳本，實現200-375幀渲染。water為保存的水材質的名稱。

# -*- coding:utf-8 -*- import shutil input_path = "K:我的資料庫YDIISPH-Three-Despace" path_ply2 = input_path + "pos" path_ply3 = input_path + "solid-ply" path_ret = input_path + "re2" for n in range(200, 375):bpy.ops.import_mesh.ply(filepath=path_ply2 + str(n) + "_c.ply")bpy.context.object.active_material=bpy.data.materials["water"]bpy.ops.import_mesh.ply(filepath=path_ply2 + str(n) + "_f.ply")bpy.context.object.active_material=bpy.data.materials["water"]bpy.context.scene.render.filepath = path_ret + str(n) + ".png"bpy.ops.render.render(write_still=True)bpy.ops.object.delete()# remove mesh from memorymesh_c = bpy.data.meshes[str(n) + '_c']mesh_f = bpy.data.meshes[str(n) + '_f']mesh_c.user_clear()mesh_f.user_clear()bpy.data.meshes.remove(mesh_c)bpy.data.meshes.remove(mesh_f)

最后得到200-375連續幀圖像，在使用工具轉成視頻即可。

Reference

• GAMES101-現代計算機圖形學入門-閆令琪
• GAMES201：高級物理引擎實戰指南2020 胡淵鳴
• Blender渲染引擎Cycles教程
• Fluid Engine Dev - Jet
• 液體渲染：一種屏幕空間方法
• 以及本文出現的所有鏈接

總結

以上是生活随笔為你收集整理的opengl动画_物理动画流体实现流程（Physically Based Fluid Animation）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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