水波纹效果错误（Java Opengl）答案

【问题标题】：An error in water ripple effect (Java Open GL)水波纹效果错误（Java Opengl）
【发布时间】：2014-05-20 07:08:39
【问题描述】：

我正在尝试在多边形模型/线框上实现水波纹效果。我遵循了这两个非常清楚的指南：2D Water 和 The Water Effect Explained

按照这些指南，我最终得到了（按此顺序）

两个浮点数组，在我的应用启动后全为零，期望一个会启动涟漪效应

float[][] heightMapPrev = new float[101][101];
float[][] heightMapCurr = new float[101][101];

// ... filling both arrays with 0.0f ...

heightMapCurr[30][40] = -0.5f; // changing one value to start a water wave

变量用于定义波在进一步传播时的阻尼

float damping = 0.4f;

算法本身。我遍历所有顶点，计算它们的新 y 位置并平滑/阻尼效果

// Loop through all the vertices and update their vertical position values according to their surrounding vertices' vertical positions
for (int i = 1; i < 100; i++) {
    for (int j = 1; j < 100; j++) {    
        // Count new vertical position of each vertex
        heightMapCurr[i][j] = (heightMapPrev[i+1][j] +
                               heightMapPrev[i-1][j] + 
                               heightMapPrev[i][j+1] + 
                               heightMapPrev[i][j-1]) % 2.0f - 
                               heightMapCurr[i][j];
        // Count water vertical velocity
        float velocity = -heightMapCurr[i][j];
        // Smooth buffers every frame to waves spread out the waves 
        float smoothed = (heightMapPrev[i+1][j] + 
                          heightMapPrev[i-1][j] + 
                          heightMapPrev[i][j+1] + 
                          heightMapPrev[i][j-1]) / 4.0f; 
        // Calculate new height of the water; reduce the effect with *2
        heightMapCurr[i][j] =  smoothed * 2 + velocity;

        // Damp ripples to make them loose energy                     
        heightMapCurr[i][j] *= damping;
    }
}

（重新）在这两个 for 循环内绘制所有顶点

gl.glVertex3f((float)i, heightMapCurr[i][j], (float)j); // for each vertex

最后，正如指南告诉我的那样，我交换了两个数组中的值 - waveMapPrev 中的内容现在位于 waveMapCurr 中，反之亦然

for (int i = 0; i < 101; i++) {
    for (int j = 0; j < 101; j++) {
        temp[i][j] = heightMapPrev[i][j];
        heightMapPrev[i][j] = heightMapCurr[i][j];
        heightMapCurr[i][j] = temp[i][j];
    }
}

虽然我很清楚那里发生了什么，但显然我不是，因为我的算法有问题。波从某一点向远处传播，保持圆形，没关系。然而，水也在圆圈的中间不断“冒泡”，一旦水波纹到达边界，一切都在“冒泡”，并且永不停息。涟漪甚至可能不会触及所有边界。

你能告诉/解释我做错了什么以及如何纠正错误吗？我尝试了几个小时更改值（阻尼...）、运算符（% 表示 /，+ 表示 -）和平滑功能，但我没有成功。

更新：// 在上面的代码中，我使用模运算符 (%) 而不是 (/)。这样做的原因只是因为我总是得到完全错误的 heightMap 值，波浪开始向各个方向传播，包括天空的某个地方，永远不会退缩 - 如下图所示。

【问题讨论】：

尝试将内部循环中的数学代码与常规 C++ 代码对齐，即新行上的大括号、缩进等。这应该可以更清楚地说明数学上实际发生的情况。你会发现你可以重构代码很多（使用局部变量，删除无关的大括号，用简单的/2 甚至*0.5 替换/4*2。此外，你正在混合整数和浮点运算，所以尝试将数学部分中的所有相关常量更改为双倍（例如/2.0）。我想从那里你会自己找出错误:)
我只是按照你说的做了，但把所有东西都放在浮动中。我必须将数组更改为不需要的双精度数组。我认为缓冲区的逻辑或计算新位置存在问题 - 但看不到它。
我并不是说你应该使用double而不是float，只是你不应该在浮点数学中使用int类型常量，所以你的新代码很好（你虽然错过了一个，可能不是那么重要，但只使用浮点数会阻止编译器进行任何中间类型转换）。像这样也更具可读性，为此+1！ :)
很高兴您对此感到满意 :)。我仍然看不出问题出在哪里：/这有点奇怪，尽管我完全按照指南所说的那样做。和老师说的基本一样，只是有些小细节让阻尼不起作用。

标签： java opengl

【解决方案1】：

我想我找到了你的问题。将模运算符 % 替换为简单的除法 /，因为您提供的两个链接都建议并查看它的作用。

【讨论】：

这是我已经尝试过的事情之一。关于这一点的事情是，在阻尼 = 0.4f 和顶点的小初始垂直位置时，我想开始一个没有任何反应的波纹。尝试使用 0.8f 之类的更高阻尼，效果是有的，但一切都立即被阻尼，就像没有能量一样。此外，为了能够看到效果，我必须将初始顶点的位置设置为至少 20f。也许我现在可以降低阻尼，我猜必须尝试很多。
我为你更新了答案，看看我为什么使用模数而不是标准除法。
最后，你是对的 - 谢谢 :) 我在这里找到了另一个指南fabiensanglard.net/fluide，它的阻尼过程更简单，它最终可以按预期工作。

【解决方案2】：

解决方案比指南建议的更简单。我找到了here

这是根据后面提供的指南提供的整个算法的主体，甚至比任何人想象的都要简单。

// Loop through all the vertices and update their vertical position values according to their surrounding vertices' vertical positions
for (int i = 1; i < 100; i++) {
    for (int j = 1; j < 100; j++) {    
        // Count new vertical position of each vertex
        heightMapCurr[i][j] = (heightMapPrev[i+1][j] +
                               heightMapPrev[i-1][j] + 
                               heightMapPrev[i][j+1] + 
                               heightMapPrev[i][j-1]) / 2.0f - 
                               heightMapCurr[i][j];

        // Damp ripples to make them loose energy                    
        heightMapCurr[i][j] -= heightMapCurr[i][j] * damping;
    }
}

【讨论】：