유체 애니메이션

Fluid animation
"유체 시뮬레이션"은 여기로 리디렉션됩니다.유체 역학에 대한 컴퓨터 시뮬레이션은 전산 유체 역학을 참조하십시오.
시뮬레이션을 통해 생성된 액체 애니메이션의 예

유체 애니메이션은 물과 [1]연기와 같은 유체의 사실적인 애니메이션을 생성하기 위한 컴퓨터 그래픽 기술을 말합니다.유체 애니메이션은 일반적으로 오일러 방정식 또는 나비에 대한 근사 솔루션에 의존하지만 엄격하게 정확한 물리적 결과에 덜 중점을 두고 유체의 질적 시각적 행동을 에뮬레이트하는 데 중점을 둡니다.–실제 유체 물리학을 지배하는 스토크스 방정식.Fluid 애니메이션은 영화나 시각 효과를 위한 시간 소모적인 고품질 애니메이션부터 컴퓨터 [2]게임과 같은 실시간 애니메이션을 위한 간단하고 빠른 애니메이션에 이르기까지 다양한 수준의 복잡성으로 수행할 수 있습니다.

계산 유체 역학과의 관계

유체 애니메이션은 주로 시각 효과에 사용되는 반면, 컴퓨터 유체 역학은 과학적으로 엄격한 방식으로 유체의 행동을 연구하는 데 사용된다는 점에서 전산 유체 역학(CFD)과 다릅니다.

발전

점도가 다른 두 유체의 시뮬레이션

나비에 기반한 유체 애니메이션 기법 개발–Stokes 방정식은 [4]Nick Foster와 Dimitris Metaxas가[3] 1965년 Harlow와 Welch의 과학 CFD 논문을 바탕으로 컴퓨터 그래픽 환경에서 3D Navier-Stokes 방정식에 대한 솔루션을 구현한 1996년에 시작되었습니다.그 시점까지, 주로 애드혹 [5]입자 시스템,[6] 높이 필드와 같은 저차원 기술, 반랜덤 난류 노이즈 [7]필드를 포함한 다양한 간단한 방법이 사용되었습니다.

1999년, Jos Stam은 "안정 유체"[8] 방법을 발표했는데, 이 방법은 반라그랑주 이류 기술과 무조건적인 안정적인 행동을 제공하기 위해 점성의 암묵적인 통합을 활용했습니다.이를 통해 훨씬 더 큰 시간 단계를 수행할 수 있었고 따라서 더 빠른 시뮬레이션이 가능했습니다.이 일반적인 기술은 Ronald Fedkiw와 공저자들에 의해 더욱 현실적인[9] 연기와 [10]화재뿐만 아니라 레벨 세트 [11][12]방법의 변형을 사용한 복잡한 3D 물 시뮬레이션을 처리하기 위해 확장되었습니다.

이 분야에서 주목할 만한 학술 연구자로는 Jerry Tessendorf, James F 등이 있습니다. 오브라이언, 론 페드큐, 마크 칼슨, 그레그 터크, 로버트 브리슨, 켄 무스, 조스 스탐.[citation needed]

소프트웨어

많은 3D 컴퓨터 그래픽 프로그램은 유동적인 애니메이션 기술을 구현합니다.RealFlow는 영화, 텔레비전 쇼, 광고 및 [citation needed]게임에서 시각 효과를 생성하는 데 사용되는 독립형 상업 패키지입니다.RealFlow는 FLIP(Particle-in-cell 방식의 확장) 솔버, 하이브리드 그리드 및 폼 및 스프레이와 같은 고급 기능을 허용하는 파티클 방식을 구현합니다.Maya와 Houdini는 유동적인 애니메이션을 가능하게 하는 다른 상업용 3D 컴퓨터 그래픽 프로그램입니다.

Blender는 입자 기반의 Lattice Boltzmann 방법을 사용하여 유체를 애니메이션화한[13] 오픈 소스 3D 컴퓨터 그래픽 프로그램으로, 2020년에 광범위한 Navier-Stokes 해결사 [14]변형과 함께 오픈 소스 맨타플로우 프로젝트가 통합될 때까지 사용되었습니다.

참고 항목

레퍼런스

  1. ^ Bridson, Robert. Fluid Simulation for Computer Graphics (2nd ed.). CRC Press.
  2. ^ Mastin, Gary A.; Watterberg, Peter A.; Mareda, John F. (March 1987). "Fourier Synthesis of Ocean Scenes" (PDF). IEEE Computer Graphics and Applications. 7 (3): 16–23. doi:10.1109/MCG.1987.276961. S2CID 1330805.
  3. ^ Foster, Nick; Metaxas, Dimitri (1996-09-01). "Realistic Animation of Liquids". Graphical Models and Image Processing. 58 (5): 471–483. CiteSeerX 10.1.1.331.619. doi:10.1006/gmip.1996.0039.
  4. ^ Harlow, Francis H.; Welch, J. Eddie (1965-12-01). "Numerical Calculation of Time‐Dependent Viscous Incompressible Flow of Fluid with Free Surface". Physics of Fluids. 8 (12): 2182–2189. Bibcode:1965PhFl....8.2182H. doi:10.1063/1.1761178. ISSN 0031-9171.
  5. ^ Reeves, W. T. (1983-04-01). "Particle Systems—a Technique for Modeling a Class of Fuzzy Objects". ACM Trans. Graph. 2 (2): 91–108. CiteSeerX 10.1.1.517.4835. doi:10.1145/357318.357320. ISSN 0730-0301. S2CID 181508.
  6. ^ Kass, Michael; Miller, Gavin (1990-01-01). Rapid, Stable Fluid Dynamics for Computer Graphics. Proceedings of the 17th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. SIGGRAPH '90. New York: ACM. pp. 49–57. doi:10.1145/97879.97884. ISBN 978-0897913447. S2CID 12925789.
  7. ^ Stam, Jos; Fiume, Eugene (1993-01-01). Turbulent Wind Fields for Gaseous Phenomena. Proceedings of the 20th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. SIGGRAPH '93. New York: ACM. pp. 369–376. doi:10.1145/166117.166163. ISBN 978-0897916011. S2CID 1618202.
  8. ^ Stam, Jos (1999-01-01). "Stable Fluids". Proceedings of the 26th annual conference on Computer graphics and interactive techniques - SIGGRAPH '99. Proceedings of the 26th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. SIGGRAPH '99. New York: ACM Press/Addison-Wesley Publishing Co. pp. 121–128. doi:10.1145/311535.311548. ISBN 978-0201485608. S2CID 207555779.
  9. ^ Fedkiw, Ronald; Stam, Jos; Jensen, Henrik Wann (2001-01-01). Visual Simulation of Smoke. Proceedings of the 28th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. SIGGRAPH '01. New York: ACM. pp. 15–22. CiteSeerX 10.1.1.29.2220. doi:10.1145/383259.383260. ISBN 978-1581133745. S2CID 7000291.
  10. ^ Nguyen, Duc Quang; Fedkiw, Ronald; Jensen, Henrik Wann (2002-01-01). Physically Based Modeling and Animation of Fire. Proceedings of the 29th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. SIGGRAPH '02. New York: ACM. pp. 721–728. doi:10.1145/566570.566643. ISBN 978-1581135213. S2CID 356538.
  11. ^ Foster, Nick; Fedkiw, Ronald (2001-01-01). Practical Animation of Liquids. Proceedings of the 28th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. SIGGRAPH '01. New York, NY, USA: ACM. pp. 23–30. CiteSeerX 10.1.1.21.932. doi:10.1145/383259.383261. ISBN 978-1581133745. S2CID 8782248.
  12. ^ Enright, Douglas; Marschner, Stephen; Fedkiw, Ronald (2002-01-01). Animation and Rendering of Complex Water Surfaces. Proceedings of the 29th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques. SIGGRAPH '02. New York: ACM. pp. 736–744. CiteSeerX 10.1.1.19.6229. doi:10.1145/566570.566645. ISBN 978-1581135213. S2CID 1233095.
  13. ^ "Doc:2.4/Manual/Physics/Fluid - BlenderWiki". wiki.blender.org. Retrieved 2016-11-04.
  14. ^ "Reference/Release Notes/2.82 - Blender Developer Wiki". wiki.blender.org. Retrieved 2020-06-10.

외부 링크