blender粒子流体表面重建插件 – Splashsurf Studio v1.0.1

Splashsurf Studio 是一款用于从 SPH（光滑粒子流体动力学）模拟的粒子数据中重建表面网格的库和命令行工具，使用 Rust 语言编写。

核心功能概述

该工具能从 SPH 流体模拟（例如使用 SPlisHSPlasH）生成的粒子数据中，快速重建出封闭的三角网格表面，用于后续的渲染和动画制作。

左：原始粒子 | 中：粗略重建网格 | 右：精细重建网格

生成的网格可导入如 Blender 等 3D 渲染软件，制作出逼真的流体动画。

主要特性

• 快速 Marching Cubes 重建： 基于快速行进立方体算法，支持通过 SPH 梯度计算表面法线。
• 加权表面平滑： 集成论文《Weighted Laplacian Smoothing for Surface Reconstruction of Particle-based Fluids》中的算法，有效去除典型 SPH 模拟的凹凸不平感，同时防止体积损失。
• 子域网格分解： 采用创新的“子域网格”方法进行域分解，提升并行处理能力和缓存利用率，即使处理大规模粒子数据（如上千万粒子）也能在数秒内完成。
• 属性插值： 可将粒子上的标量和矢量属性插值到重建的表面网格上。
• 多格式支持： 支持读取 VTK、VTU、BGEO、PLY、二进制 XYZ、JSON 等粒子文件格式，输出支持 VTK 和 OBJ 网格格式。

推荐工作流程与参数

对于使用 SPlisHSPlasH 的模拟，典型参数如下：

• 粒子半径 (–particle-radius / -r)： 模拟中流体的实际粒子半径。
• 平滑长度 (–smoothing-length / -l)： 通常设为粒子半径的 2.0 倍（使用立方核函数，紧支撑半径为粒子半径的 4.0 倍）。
• 立方体大小 (–cube-size / -c)： Marching Cubes 网格的单元大小（以粒子半径倍数表示），通常在 0.5 到 1.0 之间。
• 表面阈值 (–surface-threshold / -t)： 等值面阈值，通常在 0.6 到 0.7 之间。

结合加权平滑以获得最佳效果：

splashsurf reconstruct particles.vtk -r=0.025 -l=2.0 -c=0.5 -t=0.6 --mesh-smoothing-weights=on --mesh-smoothing-iters=15 --normals=on --normals-smoothing-iters=10

安装与使用

安装 CLI 工具（需 Rust 环境）：

cargo install splashsurf

安装 Python 绑定：

pip install pysplashsurf

更多详细信息、完整命令行选项和文档，请访问项目 GitHub 主页 或 官方文档。

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Splashsurf Studio 为科研和视觉特效领域提供了高效、高质量的粒子流体表面重建解决方案。