Részecskealapú szimulációk megjelenítése implicit felületekkel

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Szécsi László
Irányítástechnika és Informatika Tanszék

A természeti jelenségek szimulációja és megjelenítése fontos szerepet játszik a virtuálvalóság rendszerekben, továbbá a számítógépes játékokban. Ennek része a folyékony anyagok, folyadékok mozgásának, tárgyakkal való interakciójának a látványos, valósidejű és valósághű megjelenítése. A folyadékot leíró fizikai képletek általában bonyolult differenciálegyenletek, amik valós idejű megoldása nem lehetséges az informatika jelenlegi állása szerint. Ezért közelítő algoritmusokat kell alkalmazni, amik a képletek leegyszerűsített, diszkretizált változatát oldják meg. A szimuláció során a lagrange-i részecske alapú megközelítés a legelterjedtebb a sebessége és az objektumorientált szemlélethez való közelsége miatt, ám vannak alternatívái, mint például az euleri rács alapú megközelítés.

A szimulációk diszkrét approximációja miatt a folyamat során kialakuló felület közvetlen megjelenítése nem elfogadható. Ezért a felületből kiindulva egy implicit felületet kell konstruálni, ami ismét kihívásokba ütközik a valósidejű működés szempontjából. A metagömb módszer megoldást ad a folyadék kinézetű implicit felület konstruálásához, viszont többféle alkalmazási módja is létezik. Megjeleníthetjük többek-között a hagyományos sugárkövetéssel, de újabb, képtérbeli közelítő megoldással is.

Jelen dokumentum célja olyan megoldások bemutatása mind szimulációra, mind megjelenítésre, melyek az aktuális hardverek számítási kapacitása mellett lehetővé teszik egy valósidejű és látványos folyadékszimuláció megvalósítását. Ehhez először ismerteti a szimulációk főbb lehetséges fajtáit és részletesen bemutatja a lagrange-i részecskealapú módszert, továbbá annak egy megvalósítási lehetőségét. A szimuláció kipróbálásához leírja egy egyszerű színtér felépítésének a lépéseit, ahol a folyadék mozgása interaktívan megfigyelhető. A részecskék megjelenítéséhez részletesen elmagyarázza a metagömb módszert, majd annak két konkrét, egymástól elkülönülő megvalósítását. Eközben részletezi az alternatívák előnyeit, illetve hátrányait. Végül összehasonlítja és értékeli a megoldásokat komplexitás, fejlesztési idő és teljesítmény szempontjából, különös hangsúlyt fektetve a teljesítményt befolyásoló egyéni jellegzetességekre.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.