CN111460660A - 一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于模拟物理力学实验场景技术领域,公开了一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法,所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置包括:物理参数配置模块、中央控制模块、供电模块、场景模型构建模块、模型渲染模块、力学实验模拟模块、实验分析模块、显示模块。本发明通过模型渲染模块使得图形处理器GPU能够有足够的时间对各个图像帧进行渲染,降低GPU的负载,从而避免渲染错误以及跳帧问题等,提高了渲染效率,提高用户对渲染后的物理模型的视觉体验;同时,通过实验分析模块避免不必要的重复计算,还能随时与原始数据进行核对,判断运算是否有错,提高实验分析的准确性。
Description
技术领域
本发明属于模拟物理力学实验场景技术领域,尤其涉及一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法。
背景技术
物理力学是力学的一个新分支,它从物质的微观结构及其运动规律出发,运用近代物理学、物理化学和量子化学等学科的成就,通过分析研究和数值计算,阐明介质和材料的宏观性质,并对介质和材料的宏观现象及其运动规律作出微观解释。然而,现有内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法对实验场景模型渲染效果差;同时,对实验数据分析不准确。
综上所述,现有技术存在的问题是:现有内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法对实验场景模型渲染效果差;同时,对实验数据分析不准确。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法。
本发明是这样实现的,一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置包括:
物理参数配置模块、中央控制模块、供电模块、场景模型构建模块、模型渲染模块、力学实验模拟模块、实验分析模块、显示模块;
物理参数配置模块,与中央控制模块连接,用于通过配置程序对物理力学实验进行参数配置;
中央控制模块,与物理参数配置模块、供电模块、场景模型构建模块、模型渲染模块、力学实验模拟模块、实验分析模块、显示模块连接,用于通过单片机控制各个模块正常工作;
供电模块,与中央控制模块连接,用于为内置模拟物理力学实验场景的电子装置供电;
场景模型构建模块,与中央控制模块连接,用于通过建模程序构建物理力学实验场景模型;
模型渲染模块,与中央控制模块连接,用于通过渲染程序对物理力学实验场景模型进行渲染;
力学实验模拟模块,与中央控制模块连接,用于通过模拟程序对物理力学实验进行仿真模拟;
实验分析模块,与中央控制模块连接,用于通过分析程序对物理实验结果进行数据分析;
显示模块,与中央控制模块连接,用于通过显示器显示配置参数、物理模型、模拟场景、分析结果。
一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置的控制方法包括以下步骤:
步骤一,通过物理参数配置模块利用配置程序对物理力学实验进行参数配置;
步骤二,中央控制模块通过供电模块为内置模拟物理力学实验场景的电子装置供电;
步骤三,通过场景模型构建模块利用建模程序构建物理力学实验场景模型;通过模型渲染模块利用渲染程序对物理力学实验场景模型进行渲染;
步骤四,通过力学实验模拟模块利用模拟程序对物理力学实验进行仿真模拟;
步骤五,通过实验分析模块利用分析程序对物理实验结果进行数据分析;
步骤六,通过显示模块利用显示器显示配置参数、物理模型、模拟场景、分析结果。
进一步,所述模型渲染模块渲染方法如下:
(1)通过渲染程序获取物理模型中待进行渲染的至少一个图像帧的属性信息;所述属性信息包括:所述图像帧中的片元数量以及片元着色器复杂度;
(2)根据所述图像帧的属性信息,计算所述图像帧的渲染时间;
(3)根据所述至少一个图像帧的渲染时间,确定渲染帧率;
(4)按照所述渲染帧率对所述至少一个图像帧进行渲染,得到渲染后的物理模型。
进一步,所述根据所述图像帧的属性信息,计算所述图像帧的渲染时间,包括:
获取图形处理器GPU的负载情况;
根据所述GPU的负载情况,以及所述图像帧的属性信息,计算所述GPU对所述图像帧进行渲染所需的渲染时间。
进一步,所述按照所述渲染帧率对所述至少一个图像帧进行渲染,得到渲染后的物理模型,包括:
针对每个图像帧,获取所述图像帧的显示内容中的至少一个对象;
对所述至少一个对象进行组合,得到大类对象;
调用图形处理器GPU的第一接口,对所述大类对象进行渲染,得到渲染后的图像帧。
进一步,所述对所述至少一个对象进行组合,得到大类对象,包括:
获取图形显示器的类型;
根据所述图形显示器的类型,确定所述图像帧中的至少一个可见对象;
对所述至少一个可见对象进行组合,得到大类对象。
进一步,所述根据所述至少一个图像帧的渲染时间,确定渲染帧率,包括:
从所述至少一个图像帧的渲染时间中,选择其中一个渲染时间,根据选择的渲染时间确定渲染帧率;或者,
确定所述至少一个图像帧的渲染时间的平均值,根据所述平均值确定渲染帧率。
进一步,所述实验分析模块分析方法如下:
1)列表,所述列表是通过数据处理程序将实验中测量的数据、计算过程数据和最终结果以一定的形式和顺序列成表格;
2)作图,所述作图是用图线表示,将实验数据用图线表示出来;
3)图解,所述图解是利用已作好的图线,定量地求得待测量或得出经验公式;
4)逐差,所述逐差是对等间隔测量的数据进行逐项或隔项相减来获得实验结果的数据;
5)线性回归,所述线性回归是利用一组实验数据拟合出一条最佳直线;
6)分析结果,根据所述1)-5)步骤中分析的数据确认实验结果。
进一步,所述列表包括将实验中测量的数据、计算过程中的数值、因变量数值、最后结果按照一定的顺序列成两维表格。
进一步,所述作图包括图纸的选择,坐标的分度和标记,标出每个实验点,做出一条与实验点相符合的图线,以及注解和说明。
进一步,所述图解包括通过图中直线的斜率或截距求得待测量的值,或者通过内插或外推求得待测量的值,或者通过图线的渐近线,以及通过图线的叠加、相减、相乘、求导、积分、求极值来得出待测量的数据。
本发明的优点及积极效果为:本发明通过模型渲染模块获取物理模型中待进行渲染的至少一个图像帧的属性信息;属性信息包括:图像帧中的片元数量以及片元着色器复杂度;根据图像帧的属性信息,计算图像帧的渲染时间;根据至少一个图像帧的渲染时间,确定渲染帧率;按照渲染帧率对至少一个图像帧进行渲染,得到渲染后的物理模型,从而能够根据图像帧的渲染时间适应性的调整渲染帧率,使得图形处理器GPU能够有足够的时间对各个图像帧进行渲染,降低GPU的负载,从而避免渲染错误以及跳帧问题等,提高了渲染效率,提高用户对渲染后的物理模型的视觉体验;同时,通过实验分析模块根据列表,简单易行,结构紧凑、条目清晰,既可以简明地反映有关量之间的函数关系,便于及时检查和发现实验中存在的问题,判断测量结果的合理性,又有助于分析实验结果,找出有关物理量之间存在的规律性联系,进而求出经验公式,不仅如此,列表还可以提高处理数据的效率,减少和避免差错,根据需要,把某些计算中间项列出来,不但有利于进行有效数字的简化处理,避免不必要的重复计算,还能随时与原始数据进行核对,判断运算是否有错,提高实验分析的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的内置模拟物理力学实验场景的电子装置的控制方法流程图。
图2是本发明实施例提供的内置模拟物理力学实验场景的电子装置结构框图。
图2中:1、物理参数配置模块;2、中央控制模块;3、供电模块;4、场景模型构建模块;5、模型渲染模块;6、力学实验模拟模块;7、实验分析模块;8、显示模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示,本发明提供的内置模拟物理力学实验场景的电子装置的控制方法包括以下步骤:
步骤S101,通过物理参数配置模块利用配置程序对物理力学实验进行参数配置;
步骤S102,中央控制模块通过供电模块为内置模拟物理力学实验场景的电子装置供电;
步骤S103,通过场景模型构建模块利用建模程序构建物理力学实验场景模型;通过模型渲染模块利用渲染程序对物理力学实验场景模型进行渲染;
步骤S104,通过力学实验模拟模块利用模拟程序对物理力学实验进行仿真模拟;
步骤S105,通过实验分析模块利用分析程序对物理实验结果进行数据分析;
步骤S106,通过显示模块利用显示器显示配置参数、物理模型、模拟场景、分析结果。
如图2所示,本发明实施例提供的内置模拟物理力学实验场景的电子装置包括:物理参数配置模块1、中央控制模块2、供电模块3、场景模型构建模块4、模型渲染模块5、力学实验模拟模块6、实验分析模块7、显示模块8。
物理参数配置模块1,与中央控制模块2连接,用于通过配置程序对物理力学实验进行参数配置;
中央控制模块2,与物理参数配置模块1、供电模块3、场景模型构建模块4、模型渲染模块5、力学实验模拟模块6、实验分析模块7、显示模块8连接,用于通过单片机控制各个模块正常工作;
供电模块3,与中央控制模块2连接,用于为内置模拟物理力学实验场景的电子装置供电;
场景模型构建模块4,与中央控制模块2连接,用于通过建模程序构建物理力学实验场景模型;
模型渲染模块5,与中央控制模块2连接,用于通过渲染程序对物理力学实验场景模型进行渲染;
力学实验模拟模块6,与中央控制模块2连接,用于通过模拟程序对物理力学实验进行仿真模拟;
实验分析模块7,与中央控制模块2连接,用于通过分析程序对物理实验结果进行数据分析;
显示模块8,与中央控制模块2连接,用于通过显示器显示配置参数、物理模型、模拟场景、分析结果。
本发明提供的模型渲染模块5渲染方法如下:
(1)通过渲染程序获取物理模型中待进行渲染的至少一个图像帧的属性信息;所述属性信息包括:所述图像帧中的片元数量以及片元着色器复杂度;
(2)根据所述图像帧的属性信息,计算所述图像帧的渲染时间;
(3)根据所述至少一个图像帧的渲染时间,确定渲染帧率;
(4)按照所述渲染帧率对所述至少一个图像帧进行渲染,得到渲染后的物理模型。
本发明提供的根据所述图像帧的属性信息,计算所述图像帧的渲染时间,包括:
获取图形处理器GPU的负载情况;
根据所述GPU的负载情况,以及所述图像帧的属性信息,计算所述GPU对所述图像帧进行渲染所需的渲染时间。
本发明提供的按照所述渲染帧率对所述至少一个图像帧进行渲染,得到渲染后的物理模型,包括:
针对每个图像帧,获取所述图像帧的显示内容中的至少一个对象;
对所述至少一个对象进行组合,得到大类对象;
调用图形处理器GPU的第一接口,对所述大类对象进行渲染,得到渲染后的图像帧。
本发明提供的对所述至少一个对象进行组合,得到大类对象,包括:
获取图形显示器的类型;
根据所述图形显示器的类型,确定所述图像帧中的至少一个可见对象;
对所述至少一个可见对象进行组合,得到大类对象。
本发明提供的根据所述至少一个图像帧的渲染时间,确定渲染帧率,包括:
从所述至少一个图像帧的渲染时间中,选择其中一个渲染时间,根据选择的渲染时间确定渲染帧率;或者,
确定所述至少一个图像帧的渲染时间的平均值,根据所述平均值确定渲染帧率。
本发明提供的实验分析模块7分析方法如下:
1)列表,所述列表是通过数据处理程序将实验中测量的数据、计算过程数据和最终结果以一定的形式和顺序列成表格;
2)作图,所述作图是用图线表示,将实验数据用图线表示出来;
3)图解,所述图解是利用已作好的图线,定量地求得待测量或得出经验公式;
4)逐差,所述逐差是对等间隔测量的数据进行逐项或隔项相减来获得实验结果的数据;
5)线性回归,所述线性回归是利用一组实验数据拟合出一条最佳直线;
6)分析结果,根据所述1)-5)步骤中分析的数据确认实验结果。
本发明提供的列表包括将实验中测量的数据、计算过程中的数值、因变量数值、最后结果按照一定的顺序列成两维表格。
本发明提供的作图包括图纸的选择,坐标的分度和标记,标出每个实验点,做出一条与实验点相符合的图线,以及注解和说明。
本发明提供的图解包括通过图中直线的斜率或截距求得待测量的值,或者通过内插或外推求得待测量的值,或者通过图线的渐近线,以及通过图线的叠加、相减、相乘、求导、积分、求极值来得出待测量的数据。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置包括:
物理参数配置模块、中央控制模块、供电模块、场景模型构建模块、模型渲染模块、力学实验模拟模块、实验分析模块、显示模块;
物理参数配置模块,与中央控制模块连接,用于通过配置程序对物理力学实验进行参数配置;
中央控制模块,与物理参数配置模块、供电模块、场景模型构建模块、模型渲染模块、力学实验模拟模块、实验分析模块、显示模块连接,用于通过单片机控制各个模块正常工作;
供电模块,与中央控制模块连接,用于为内置模拟物理力学实验场景的电子装置供电;
场景模型构建模块,与中央控制模块连接,用于通过建模程序构建物理力学实验场景模型;
模型渲染模块,与中央控制模块连接,用于通过渲染程序对物理力学实验场景模型进行渲染;
力学实验模拟模块,与中央控制模块连接,用于通过模拟程序对物理力学实验进行仿真模拟;
实验分析模块,与中央控制模块连接,用于通过分析程序对物理实验结果进行数据分析;
显示模块,与中央控制模块连接,用于通过显示器显示配置参数、物理模型、模拟场景、分析结果。
2.一种如权利要求1所述的内置模拟物理力学实验场景的电子装置的控制方法,其特征在于,所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置的控制方法包括以下步骤:
步骤一,通过物理参数配置模块利用配置程序对物理力学实验进行参数配置;
步骤二,中央控制模块通过供电模块为内置模拟物理力学实验场景的电子装置供电;
步骤三,通过场景模型构建模块利用建模程序构建物理力学实验场景模型;通过模型渲染模块利用渲染程序对物理力学实验场景模型进行渲染;
步骤四,通过力学实验模拟模块利用模拟程序对物理力学实验进行仿真模拟;
步骤五,通过实验分析模块利用分析程序对物理实验结果进行数据分析;
步骤六,通过显示模块利用显示器显示配置参数、物理模型、模拟场景、分析结果。
3.如权利要求1所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述模型渲染模块渲染方法如下:
(1)通过渲染程序获取物理模型中待进行渲染的至少一个图像帧的属性信息;所述属性信息包括:所述图像帧中的片元数量以及片元着色器复杂度;
(2)根据所述图像帧的属性信息,计算所述图像帧的渲染时间;
(3)根据所述至少一个图像帧的渲染时间,确定渲染帧率;
(4)按照所述渲染帧率对所述至少一个图像帧进行渲染,得到渲染后的物理模型。
4.如权利要求3所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述根据所述图像帧的属性信息,计算所述图像帧的渲染时间,包括:
获取图形处理器GPU的负载情况;
根据所述GPU的负载情况,以及所述图像帧的属性信息,计算所述GPU对所述图像帧进行渲染所需的渲染时间。
5.如权利要求3所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述按照所述渲染帧率对所述至少一个图像帧进行渲染,得到渲染后的物理模型,包括:
针对每个图像帧,获取所述图像帧的显示内容中的至少一个对象;
对所述至少一个对象进行组合,得到大类对象;
调用图形处理器GPU的第一接口,对所述大类对象进行渲染,得到渲染后的图像帧。
6.如权利要求5所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述对所述至少一个对象进行组合,得到大类对象,包括:
获取图形显示器的类型;
根据所述图形显示器的类型,确定所述图像帧中的至少一个可见对象;
对所述至少一个可见对象进行组合,得到大类对象。
7.如权利要求3所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述根据所述至少一个图像帧的渲染时间,确定渲染帧率,包括:
从所述至少一个图像帧的渲染时间中,选择其中一个渲染时间,根据选择的渲染时间确定渲染帧率;或者,
确定所述至少一个图像帧的渲染时间的平均值,根据所述平均值确定渲染帧率。
8.如权利要求1所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述实验分析模块分析方法如下:
1)列表,所述列表是通过数据处理程序将实验中测量的数据、计算过程数据和最终结果以一定的形式和顺序列成表格;
2)作图,所述作图是用图线表示,将实验数据用图线表示出来;
3)图解,所述图解是利用已作好的图线,定量地求得待测量或得出经验公式;
4)逐差,所述逐差是对等间隔测量的数据进行逐项或隔项相减来获得实验结果的数据;
5)线性回归,所述线性回归是利用一组实验数据拟合出一条最佳直线;
6)分析结果,根据所述1)-5)步骤中分析的数据确认实验结果。
9.如权利要求8所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述列表包括将实验中测量的数据、计算过程中的数值、因变量数值、最后结果按照一定的顺序列成两维表格。
10.如权利要求8所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述作图包括图纸的选择,坐标的分度和标记,标出每个实验点,做出一条与实验点相符合的图线,以及注解和说明。
11.如权利要求8所述内置模拟物理力学实验场景的电子装置,其特征在于,所述图解包括通过图中直线的斜率或截距求得待测量的值,或者通过内插或外推求得待测量的值,或者通过图线的渐近线,以及通过图线的叠加、相减、相乘、求导、积分、求极值来得出待测量的数据。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20231017 |
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