虚幻4渲染编程（物理模拟篇）【第四卷：基于粒子的物理水面】

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INTRODUCTION：

最近在晚上我的PhyGX物理引擎，目前我的PhyGX已经有了刚体，软体，流体等初级功能，下面就来为PhyGX添加物理水面的模拟功能。

我把水面抽象为一层粒子组成的表面，水面粒子因为张力约束，所以它会在一个定点周围运动。

整个约束结构由四部分组成，T为水面粒子的固定位置，P为水面自由运动的粒子，S为水面粒子和水面粒子固定位置的浮力约束器，L为两个水面粒子之间的张力约束器。最后可得如下效果：

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MAIN CONTENT：

水面约束结构的构造过程分几步：

第一步：先构造出自由粒子的位置。

第二步：构造出固定粒子的位置。

第三步：构造横向张力约束。

第四步：构造纵向张力约束。

第五步：构造浮力约束

完整代码代码如下：

void FPhyGXProduceParticleNet::BuildParticleNet_Buoyancy(const FTransform& ActorRootTrans)
{
	BeginBuildNet();
	
	int32 NX = 50;
	int32 NY = 50;
	//-------
	//-------
	//-------
	int32 NCXH = (NX - 1);
	int32 NCXV = NY;
	//|||||||
	//|||||||
	//|||||||
	int32 NCYH = NX;
	INT32 NCYV = (NY - 1);

	float CellLength = 20.0f;
	Particles.AddUninitialized(NX * NY * 2);
	DistanceConstraints.AddUninitialized(NCXH * NCXV + NCYH * NCYV + NX * NY);

	for (int32 y = 0; y < NY; y++)
	{
		for (int32 x = 0; x < NX; x++)
		{
			Particles[x + NX * y].InitVerletParticle(FVector(x * CellLength, y * CellLength, 0), true, false, false, false, 1, 10);
		}
	}
	for (int32 y = 0; y < NY; y++)
	{
		for (int32 x = 0; x < NX; x++)
		{
			Particles[x + NX * y + NX * NY].InitVerletParticle(FVector(x * CellLength, y * CellLength, 0), false, false, false, false, 1, 10);
			Particles[x + NX * y + NX * NY].bDrawDebug = false;
		}
	}
	
	//
	for (int32 y = 0; y < NCXV; y++)
	{
		for (int32 x = 0; x < NCXH; x++)
		{
			DistanceConstraints[x + NCXH * y].InitDistanceConstraint(Particles[y * NX + x], Particles[y * NX + x + 1], CellLength, FVector(1, 1, 1));
		}
	}
	for (int32 y = 0; y < NCYV; y++)
	{
		for (int32 x = 0; x < NCYH; x++)
		{
			DistanceConstraints[x + NCYH * y + NCXH * NCXV].InitDistanceConstraint(Particles[y * NCYH + x], Particles[(y + 1) * NCYH + x], CellLength, FVector(1, 1, 1));
		}
	}
	for (int32 y = 0; y < NY; y++)
	{
		for (int32 x = 0; x < NX; x++)
		{
			DistanceConstraints[NCXH * NCXV + NCYH * NCYV + x + y * NX].InitDistanceConstraint(Particles[x + y * NX], Particles[x + y * NX + NX * NY], 1, FVector(0.01, 0.01, 0.01));
		}
	}
	FinishBuildNet(ActorRootTrans);
}

最后

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SUMMARY AND OUTLOOK：

其实我的做法还是比较简单粗暴的，后续还有很多优化空间，比如对固定粒子还可以加入涡流解算来驱动水面粒子进行涡流运动。以上是我的个人思考所得的模拟物理水面的方式，如果有大佬还有更好方法请留言指教。

Enjoy it。

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NEXT：

我打算暂停物理篇系列，感觉自己有点走偏了，我毕竟是个美术，还是应该集中更多精力在美术设计深耕上，先这样吧。