Русская Википедия:Моделирование жидкости

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Моделирование жидкости (Шаблон:Lang-en) — область компьютерной графики, использующая средства вычислительной гидродинамики для реалистичного моделирования, анимации и визуализации жидкостей, газов, взрывов и других связанных с этим явлений. Имея на входе некую жидкость и геометрию сцены, симулятор жидкости моделирует её поведение и движение во времени, принимая в расчёт множество физических сил, объектов и взаимодействий. Моделирование жидкости широко используется в компьютерной графике и ранжируется по вычислительной сложности от высокоточных вычислений для кинофильмов и спецэффектов до простых аппроксимаций, работающих в режиме реального времени и использующихся преимущественно в компьютерных играх.

Подходы

Существует несколько конкурирующих методов моделирования жидкости, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Наиболее распространёнными являются сеточные методы Эйлера, гидродинамика сглаженных частиц (Шаблон:Lang-en), методы, основанные на завихрениях, и метод решёточных уравнений Больцмана. Эти методы возникли в среде вычислительной гидродинамики и были позаимствованы для практических задач в индустрии компьютерной графики и спецэффектов. Основное требование к данным методам со стороны компьютерной графики — визуальная правдоподобность. Иными словами, если наблюдатель при просмотре не может заметить неестественность анимации, то моделирование считается удовлетворительным. В физике, технике и математике, с другой стороны, основные требования предъявляются к физической корректности и точности моделирования, а не к её визуальному результату.

Разработка

В компьютерной графике самые ранние попытки решить уравнения Навье — Стокса в трёхмерном пространстве были предприняты в 1996 году Ником Фостером (Шаблон:Lang-en) и Димитрисом Метаксасом (Шаблон:Lang-en). Их работа в качестве основы использовала более раннюю работу по вычислительной гидродинамике, которая была опубликована в 1965 году Харлоу (Шаблон:Lang-en) и Уэлшем (Шаблон:Lang-en). До работы Фостера и Метаксаса многие методы моделирования жидкости были построены на основе специальных систем частиц, методах снижения размерности (типа двухмерные модели мелких водяных объёмов типа луж) и полу-случайных шумовых турбулентных полях. В 1999 году на SIGGRAPH Джос Стэм (Шаблон:Lang-en) опубликовал метод так называемых «стабильных жидкостей» (Шаблон:Lang-en), который использовал полу-лагранжевый метод адвекции и неявные интеграции вязкости для обеспечения безусловно устойчивого поведения жидкости. Это позволило моделировать жидкости со значительно большим временным шагом и в общем привело к более быстрым программам. Позже, в 2001—2002 годах, этот метод был расширен Роном Федкивым вместе со своими сотрудниками, благодаря чему стало возможным обрабатывать сложную модель воды в трёхмерной сцене с использованием Шаблон:Не переведено 2.

Наибольший вклад в область моделирования жидкости внесли Шаблон:Не переведено 2, Шаблон:Не переведено 2, Марк Карлсон (Шаблон:Lang-en), Шаблон:Не переведено 2, Роберт Брайдсон (Шаблон:Lang-en), Кен Мюсит (Шаблон:Lang-en) и Шаблон:Не переведено 2.

Программное обеспечение

Ниже представлен набор наиболее известного и распространённого программного обеспечения, предназначенного для моделирования жидкости.

  • RealFlow — компьютерная программа от Next Limit Technologies, изначально предназначенная исключительно для моделирования жидкостей посредством SPH, однако позже расширенная для моделирования газов, твёрдых и деформируемых тел и проч. В 2007 году разработчики «RealFlow» получили Academy Award for Technical Achievement от Академии кинематографических искусств и наук за разработку своей программы.[1]
  • Свободный пакет для создания трёхмерной графики Blender содержит реализацию стабильного метода решёточных уравнений Больцмана для моделирования жидкости.[2]
  • Glu3d — плагин для 3ds Max и Maya, использующий SPH.
  • AfterBurn — популярный плагин к 3ds Max, среди прочего способный моделировать жидкость посредством системы частиц.
  • FumeFX — плагин к 3ds Max, моделирующий жидкости, газы, пламя и другие явления. Основан на внутренней технологии «VoxelFlow», которая использует несжимаемые уравнения Эйлера для массы и сохранения импульса.[3]

Примечания

Шаблон:Примечания

Ссылки

Англоязычные источники
Русскоязычные источники
Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Шаблон:Cite web
  2. ↑ Моделирование жидкостей Шаблон:Wayback — BlenderWiki
  3. ↑ Шаблон:Cite web
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Моделирование_жидкости&oldid=10396218