噴泉模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種噴泉模擬系統(tǒng)，其中，包括：一計(jì)算機(jī)控制一噴嘴以不同的初速度進(jìn)行噴水，所述計(jì)算機(jī)同時(shí)控制一拍攝設(shè)備拍攝不同初速度下噴嘴噴水的形狀，所述計(jì)算機(jī)接收所述拍攝設(shè)備的拍攝數(shù)據(jù)并生成一數(shù)據(jù)庫(kù)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中大型音樂噴泉無法有效進(jìn)行模擬的問題，本發(fā)明提供了一套系統(tǒng)來直接采樣真實(shí)的噴泉，然后用分析得到的數(shù)據(jù)來修正sssph的模擬，從而提高虛擬現(xiàn)實(shí)中對(duì)于噴泉模擬結(jié)果的真實(shí)性。
【專利說明】噴泉模擬系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬系統(tǒng)，尤其涉及一種通過噴泉采樣處理獲取數(shù)據(jù)從而可以對(duì)噴泉進(jìn)行模擬的噴泉模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]音樂噴泉通常是通過音樂來驅(qū)動(dòng)預(yù)先制作的驅(qū)動(dòng)信號(hào)軌道來實(shí)現(xiàn)隨著節(jié)奏變化的表演。雖然通過信號(hào)分析等手段，可以自動(dòng)生成一部分驅(qū)動(dòng)信號(hào)。但自動(dòng)生成的噴泉表演過于機(jī)械而藝術(shù)性不足，隨著觀眾對(duì)于視覺效果的需求，越來越多的音樂噴泉，尤其是大型的音樂噴泉的表演都是經(jīng)由導(dǎo)演以及技術(shù)人員的合作，人為來調(diào)整噴泉的噴水節(jié)奏。但是對(duì)于大型的噴泉來說，這種調(diào)試耗時(shí)耗力，每一次噴水測(cè)試都需要足夠的設(shè)備準(zhǔn)備，尤其對(duì)于大型的設(shè)備來說，每一次的調(diào)試也會(huì)消耗大量的費(fèi)用。
[0003]為了改善對(duì)大型音樂噴泉進(jìn)行編曲時(shí)的效率以及降低其調(diào)試成本，將大部分的前期編曲工作在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中完成會(huì)有很大幫助，但是由于需要在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境提供實(shí)時(shí)的流體模擬，很難采用消耗巨大的復(fù)雜的CFD方法，相應(yīng)的這類系統(tǒng)一般采用SSSPH(Screen Space SPH)算法。由于SSSPH算法是一種相對(duì)來說大幅度簡(jiǎn)化的流體計(jì)算方法，其準(zhǔn)確性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明公開了一種噴泉模擬系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中大型音樂噴泉無法有效進(jìn)行模擬的問題。
[0005]本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種噴泉模擬系統(tǒng)，其中，包括:一計(jì)算機(jī)控制一噴嘴以不同的初速度進(jìn)行噴水，所述計(jì)算機(jī)同時(shí)控制一拍攝設(shè)備拍攝不同初速度下噴嘴噴水的形狀，所述計(jì)算機(jī)接收所述拍攝設(shè)備的拍攝數(shù)據(jù)并生成一數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0006]如上所述的嗔泉t旲擬系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)控制一嗔泉控制系統(tǒng)，所述嗔泉控制系統(tǒng)控制所述噴嘴噴水的初速度。
[0007]如上所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其中，所述噴泉的一側(cè)，正對(duì)所述攝像設(shè)備的位置設(shè)有
一背景。
[0008]如上所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其中，一光源對(duì)所述背景進(jìn)行照射，所述背景采用大型漫反射幕布。
[0009]如上所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)向所述噴泉控制系統(tǒng)發(fā)送一控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度為一設(shè)定值，所述噴泉控制系統(tǒng)接收所述控制信號(hào)后控制噴嘴進(jìn)行噴水，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制攝像設(shè)備進(jìn)行視頻拍攝，拍攝完成后攝像設(shè)備保存一與所述控制信號(hào)的強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)編號(hào)的視頻片段。
[0010]如上所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)對(duì)視頻片段進(jìn)行處理，獲得水體光學(xué)密度，使用屏幕空間SPH算法對(duì)噴泉進(jìn)行模擬，獲取最佳初速度組和與每一控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的最佳力場(chǎng)數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0011 ] 如上所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)對(duì)視頻片段進(jìn)行處理，建立一二維網(wǎng)格，生成一水平光學(xué)密度數(shù)據(jù)；
對(duì)噴泉進(jìn)行模擬，對(duì)發(fā)射口初速度數(shù)據(jù)組進(jìn)行均勻采樣獲得一二維網(wǎng)格，疊加控制信號(hào)，通過硬件對(duì)模擬的粒子進(jìn)行著色；生成另一水平光學(xué)密度數(shù)據(jù)，進(jìn)行位置匹配和范圍匹配，獲得二維光學(xué)密度網(wǎng)格；
將初速度數(shù)據(jù)做作為基因串，對(duì)每一控制信號(hào)使用遺傳算法進(jìn)行計(jì)算，獲取與控制信號(hào)匹配的發(fā)射速度組；
導(dǎo)入有限空間的力場(chǎng)，使其作用在流體上，將力場(chǎng)作為基因串，對(duì)每一控制信號(hào)使用遺傳算法進(jìn)行計(jì)算，用計(jì)算時(shí)間作為終止條件獲得每一控制信號(hào)的最佳力場(chǎng)；
根據(jù)控制信號(hào)對(duì)發(fā)射速度組及力場(chǎng)組進(jìn)行差值過濾，獲得發(fā)射速度組及力場(chǎng)組函數(shù)數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0012]如上所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算機(jī)對(duì)每段視頻分別進(jìn)行網(wǎng)格化處理，網(wǎng)格數(shù)設(shè)置為128x128。
[0013]如上所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其中，以32*32的采樣次數(shù)，對(duì)發(fā)射口的初速度進(jìn)行采樣，并進(jìn)行遺傳算法計(jì)算，計(jì)算終止時(shí)間定為24小時(shí)，確定出最佳初速度組。
[0014]如上所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其中，使用最佳初速度組，對(duì)空間力場(chǎng)進(jìn)行遺傳計(jì)算，力場(chǎng)使用16*16*16的網(wǎng)格尺寸，遺傳計(jì)算終止時(shí)間定為72小時(shí)，獲得最佳力場(chǎng)。
[0015]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中大型音樂噴泉無法有效進(jìn)行模擬的問題，本發(fā)明本發(fā)明提供了一套系統(tǒng)來直接采樣真實(shí)的噴泉，然后用分析得到的數(shù)據(jù)來修正SSSPh的模擬，從而提高虛擬現(xiàn)實(shí)中對(duì)于噴泉模擬結(jié)果的真實(shí)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明噴泉模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
圖1是本發(fā)明噴泉模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)參見圖1，一種噴泉模擬系統(tǒng)，其中，包括:一計(jì)算機(jī)10控制一噴嘴40以不同的初速度進(jìn)行噴水，計(jì)算機(jī)10同時(shí)控制一拍攝設(shè)備拍攝不同初速度下噴嘴40噴水的形狀，計(jì)算機(jī)10接收拍攝設(shè)備的拍攝數(shù)據(jù)并生成一數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算機(jī)10根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)噴泉進(jìn)行模擬。本發(fā)明通過攝像設(shè)備20拍攝不同初速度下噴嘴40噴出水花的形狀，并且將拍攝的視頻進(jìn)處理，獲取不同初速度下噴嘴40噴出水花的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，生成一數(shù)據(jù)庫(kù)，從而使得可以在計(jì)算機(jī)10上進(jìn)行噴泉的逼真模擬，采樣過程中只需要進(jìn)行一個(gè)噴嘴40的采樣，模擬時(shí)可以按照需要模擬多個(gè)噴嘴40，從而適應(yīng)各種不同的噴泉結(jié)構(gòu)。
[0018]本發(fā)明的計(jì)算機(jī)10控制一噴泉控制系統(tǒng)30，噴泉控制系統(tǒng)30控制噴嘴40噴水的初速度。噴泉的一側(cè)，正對(duì)攝像設(shè)備20的位置設(shè)有一背景60。一光源50對(duì)背景60進(jìn)行照射，背景60采用大型漫反射幕布，本發(fā)明在夜間進(jìn)行拍攝，本發(fā)明可以采用6500K的強(qiáng)光均勻照亮幕布，從而獲得極佳的拍攝效果。本發(fā)明中可以采用Canon 5D Mark3作為攝像設(shè)備20，使用200mm焦距。本發(fā)明也可以采用其它的攝影攝像設(shè)備。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施利中，本發(fā)明的具體設(shè)置結(jié)構(gòu)可以為，一噴嘴40設(shè)置在一噴水池底部，噴嘴40上連接有一噴泉控制系統(tǒng)30，該噴泉控制系統(tǒng)30與一計(jì)算機(jī)10相連接，計(jì)算機(jī)10還連接有一攝像設(shè)備20，攝像設(shè)備20設(shè)置在噴嘴40上方的一側(cè)，一背景20設(shè)置在噴嘴40的另一側(cè)，攝像設(shè)備20正對(duì)噴嘴40。
[0020]本發(fā)明計(jì)算機(jī)10向噴泉控制系統(tǒng)30發(fā)送一控制信號(hào)，控制信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度為一設(shè)定值，噴泉控制系統(tǒng)30接收控制信號(hào)后控制噴嘴40進(jìn)行噴水，同時(shí)計(jì)算機(jī)10控制攝像設(shè)備20進(jìn)行視頻拍攝，拍攝完成后攝像設(shè)備20保存一與控制信號(hào)的強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)編號(hào)的視頻片段。
[0021]具體的，因?yàn)閷?duì)于類似噴泉類的流體模擬，模擬環(huán)境中最大的影響系數(shù)是噴泉噴嘴40處的初速度，本發(fā)明通過直接控制噴泉的噴射電壓來獲取不同的初速度。對(duì)于噴泉的控制系統(tǒng)，本發(fā)明輸入如下的控制信號(hào)(信號(hào)幅度的單位以噴泉系統(tǒng)最大允許的信號(hào)幅度為I個(gè)單位)η為總樣本數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括:一計(jì)算機(jī)控制一噴嘴以不同的初速度進(jìn)行噴水，所述計(jì)算機(jī)同時(shí)控制一拍攝設(shè)備拍攝不同初速度下噴嘴噴水的形狀，所述計(jì)算機(jī)接收所述拍攝設(shè)備的拍攝數(shù)據(jù)并生成一數(shù)據(jù)庫(kù)，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)噴泉進(jìn)行模擬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)控制一噴泉控制系統(tǒng)，所述噴泉控制系統(tǒng)控制所述噴嘴噴水的初速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述噴泉的一側(cè)，正對(duì)所述攝像設(shè)備的位置設(shè)有一背景。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，一光源對(duì)所述背景進(jìn)行照射，所述背景采用大型漫反射幕布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)向所述噴泉控制系統(tǒng)發(fā)送一控制信號(hào)，所述控制信號(hào)的信號(hào)長(zhǎng)度為一設(shè)定值，所述噴泉控制系統(tǒng)接收所述控制信號(hào)后控制噴嘴進(jìn)行噴水，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制攝像設(shè)備進(jìn)行視頻拍攝，拍攝完成后攝像設(shè)備保存一與所述控制信號(hào)的強(qiáng)度值對(duì)應(yīng)編號(hào)的視頻片段。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)對(duì)視頻片段進(jìn)行處理，獲得水體光學(xué)密度，使用屏幕空間SPh算法對(duì)噴泉進(jìn)行模擬，并對(duì)屏幕空間SPh算法進(jìn)行修正，獲取最佳初速度組和與每一控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的最佳力場(chǎng)數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)對(duì)視頻片段進(jìn)行處理，建立一二維網(wǎng)格，生成一水平光學(xué)密度數(shù)據(jù)； 對(duì)噴泉進(jìn)行模擬，對(duì)發(fā)射口初速度數(shù)據(jù)組進(jìn)行均勻采樣獲得一二維網(wǎng)格，疊加控制信號(hào)，通過硬件對(duì)模擬的粒子進(jìn)行著色；生成另一水平光學(xué)密度數(shù)據(jù)，進(jìn)行位置匹配和范圍匹配，獲得二維光學(xué)密度網(wǎng)格； 將初速度數(shù)據(jù)做作為基因串，對(duì)每一控制信號(hào)使用遺傳算法進(jìn)行計(jì)算，獲取與控制信號(hào)匹配的發(fā)射速度組； 導(dǎo)入有限空間的力場(chǎng)，使其作用在流體上，將力場(chǎng)作為基因串，對(duì)每一控制信號(hào)使用遺傳算法進(jìn)行計(jì)算，用計(jì)算時(shí)間作為終止條件獲得每一控制信號(hào)的最佳力場(chǎng)； 根據(jù)控制信號(hào)對(duì)發(fā)射速度組及力場(chǎng)組進(jìn)行差值過濾，獲得發(fā)射速度組及力場(chǎng)組函數(shù)數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)對(duì)每段視頻分別進(jìn)行網(wǎng)格化處理，網(wǎng)格數(shù)設(shè)置為128x128。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，以32*32的采樣次數(shù)，對(duì)發(fā)射口的初速度進(jìn)行采樣，并進(jìn)行遺傳算法計(jì)算，計(jì)算終止時(shí)間定為24小時(shí)，確定出最佳初速度組。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴泉模擬系統(tǒng)，其特征在于，使用最佳初速度組，對(duì)空間力場(chǎng)進(jìn)行遺傳計(jì)算，力場(chǎng)使用16*16*16的網(wǎng)格尺寸，遺傳計(jì)算終止時(shí)間定為72小時(shí)，獲得最佳力場(chǎng)。
【文檔編號(hào)】B05B12/00GK103473423SQ201310431788
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】陳濤, 唐昊, 徐澤星 申請(qǐng)人:上?；镁S數(shù)碼創(chuàng)意科技有限公司