【CG物理模拟系列】粒子法--表面生成手法（下）

这一篇来说说 网格生成方法 中的 Screen Space Mesh 法。

Screen Space Mesh 

一般情况下，从隐函数曲面中提取出记载着表面数据的三角形网格面(mesh)时，我们常用像Marching Cubes这样的方法，把3D空间划分成数个3D网格单元(grid)，然后在每个单元内生成mesh。与之不同，Screen Space Meshes(SSM)[1]则是一种在2D屏幕空间中生成mesh的方法。

SSM的处理对象是从粒子中生成的隐函数闭曲面。当我们用三角形mesh来表示物体的形状时，人眼看不到的面是没有绘制必要的，我们常用的OpenGL等3D API图像绘制中一般都会实现这样的隐面消除功能。SSM法也与之类似，由于没有必要绘制隐面，这个方法先从3D空间的粒子投影到2D屏幕空间后生成的深度图中，生成2D的mesh，然后再对进行逆投影处理，只生成从视点能看到的那部分由三角形构成的mesh。另外，通过给深度图添加平滑过滤器，可以得到类似元球技术（Metaball）这样的渲染。

3D Marching Cubes的计算量与各轴的分割数n的三次成比例，而由于SSM是在2D空间中生成mesh的手法，计算量只和n的2次相关。

输入

SSM的处理对象是粒子数据，输入数据可分为粒子的坐标和投影变换矩阵两部分，表示如下。

• 粒子坐标 : 
• 投影变换矩阵 : 

固定参数如下所示：

• 屏幕间隔 : 
  屏幕空间的grid大小。
• 粒子半径 : 
  屏幕空间中的粒子半径。
• 平滑化系数 : 
  深度图平滑化的过滤器大小和轮廓平滑化的迭代次数。
• 深度阈值 : 
  深度值的网格化阈值。比这个阈值大的深度值所在的grid才进行mesh化处理。

处理步骤

深度图表示为：

各grid的深度值则用表示。grid分割数，是由屏幕间距和屏幕大小()按照如下方式计算。