二维水模拟的想法

我正在寻找相对于一个较大的（称为）阻塞/非阻塞数组（从侧面观察）在2D中模拟水的任何输入。我提出了以下想法：

细胞自动机

使用单元自动机在CPU上进行大规模并行仿真。使用简单的规则：

• 如果底部有一个开放的单元，则移至该单元。
• 检查左侧和右侧的单元格，从两个单元格中随机选择一个并移至该单元格。

优点

• 易于实现。
• 在多人游戏系统中有意义/确定性。

缺点

• 可能真的很慢。
• 不令人信服。

GPU上的流体动力学

针对如下所示的纹理在GPU上执行流体动力学的粗略近似：

+------+-----+-----+-------+
|R     |G    |B    |A      |
+------+-----+-----+-------+
|vX    |vY   |NULL |Density|
+------+-----+-----+-------+

优点

• 可能真的很快。
• 可能非常令人信服。
• 另一个像素着色器可以直接渲染它。

缺点

• 难以实施。
• 难以调整。
• 我无法为我的水平分配单个纹理。
  • 我可以重叠网格区域，但这会增加进一步的复杂性。

粒子

使用粒子模拟水。在使用添加混合进行渲染的过程中，然后将乘法函数应用于Alpha通道以赋予水脆边缘。

优点

• 可能看起来不错。
• 易于实现。
• 易于渲染。
• 尽管在多人游戏系统中需要大量的带宽才能传输，但这仍然有意义。

缺点

• 粒子间的影响可能会很慢（邻居查找）。
• 可能导致水通过实心空间“漏出”（因为实心空间很小，例如1px）。
• 根据颗粒大小，可能导致水中出现奇怪的孔。
• 可以通过允许粒子比实际大小更靠近一起漂移来缓解上述两种情况，但是这会导致粒子间和粒子/横向性能出现问题。

还有其他想法吗？

注意：这是一个近似值，我在这里不是在寻找物理上正确的水-只是“足够好”的东西（快速和肮脏的加分点）。该游戏是多人游戏，因此不幸的是，整个关卡需要不断进行模拟。

每次尝试模拟水时，我最终都会在代表水位的纹理上应用低通滤镜。它的实施非常简单，但是只要您的水位发生巨大变化（可能会产生大波浪），它就会失败。在这种方法中，有些地方的水总是保持一定的水位，例如河边。在这些情况下，您只需为该特定像素设置正确的颜色。

优点：

• 易于实施
• 在平静的水域下可获得真实的结果
• 使用GPU进行快速计算
• 易于定义静态水位或水源

缺点：

• 无法模拟波浪

对于波浪状的水，我使用与“细胞自动机”算法相似的方法，但有一点小的变化，这将使我可以使用着色器从当前情况计算下一步，这是一个sudo代码，再次，我有一个表示水位的纹理像素颜色：

foreach (pixel p) in oldTexture
{
    newtexture.pixels[p.x,p.y]    += p.color / 5;
    newtexture.pixels[p.x+1,p.y]  += p.color / 5;
    newtexture.pixels[p.x-1,p.y]  += p.color / 5;
    newtexture.pixels[p.x,p.y+1]  += p.color / 5;
    newtexture.pixels[p.x,p.y-1]  += p.color / 5;
}

该算法具有与上一个算法相似的所有功能，但是在波浪水域而不是平静水域中效果更好。它是根据您正在模拟使用其中任意一种海洋而选择的。

最后，您将获得一个纹理，该纹理可以告诉您每个位置的水位，在下一步中，您将以某种方式绘制结果，最简单的方法是根据水位数据生成网格。