Safe-Sand 项目利用 WebGL2 模拟数十万颗沙粒

“safe-sand”项目利用 WebGL2 直接在移动设备屏幕上模拟 100,000 到 460,000 颗独立的沙粒。通过使用真实世界的单位来计算物理效果——例如毫米作为尺寸，9.81 m/s² 作为重力——该模拟确保了沙子移动的速度和延迟与物理现实相匹配。

物理与视觉渲染

模拟中的每颗沙粒都被视为具有特定物理属性的独立实体。孤立的沙粒被编程为滚动和滑行，而大量的沙子则表现为凝聚的质量，直到设备的倾斜角度超过沙子的特定安息角才会发生移动。

为了实现视觉深度，系统每帧从沙粒中构建一个高度场。该字段提供了坡度力和环境光遮蔽所需的数据，同时光照方向与手机的倾斜同步，导致用户移动设备时阴影变长，石英颗粒闪烁。

“大约 100k–460k 颗独立沙粒在 GPU (WebGL2) 上以真实单位（毫米，9.81 m/s²）进行模拟，因此沙子移动的速度和延迟与真实情况相匹配。”

— GitHub - av/safe-sand: Hyper-realistic sand on your phone screen (WebGL2)

合成颗粒音频

该项目并非使用预录制的采样，而是根据沙子的运动合成颗粒音频。它每秒在 2–8 kHz 范围内生成数千个微小的共振点击声来模拟滑动沙子，同时使用稀疏的低频点击声来模拟卵石，并使用更明亮的撞击声来模拟倾倒动作。

该系统旨在追求精确；当没有沙子移动时，音频输出完全静音。声音还会与设备上正在播放的任何音乐混合，iPhone 上的静音开关也会静音输出。

性能缩放与限制

为了确保模拟在各种硬件上都能流畅运行，应用程序会监控帧率。如果浏览器限制了帧率（例如在 iOS 低电量模式下），应用程序会先渲染空闲帧以验证限制，然后再降低质量。

如果检测到真实的性能过载，应用程序将逐步降低设备像素比（从 3 到 2 再到 1.5），随后减少沙粒数量。这些质量设置将被记录以供下次访问使用，系统每次都会尝试稍微乐观一点的设置。