Nova simulação de água captura pequenos detalhes mesmo em grandes cenas

Google Keynote (Google I/O'19) (Julho 2019).

Anonim

Quando os projetistas selecionam um método para simular água e ondas, eles precisam escolher entre computação rápida ou efeitos realistas; métodos de última geração só são capazes de otimizar um ou outro. Agora, um método desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (IST Áustria) e da NVIDIA preenche essa lacuna. Seu método de simulação pode reproduzir interações complexas com o ambiente e pequenos detalhes em grandes áreas - tudo em tempo real. Além disso, a construção básica do método permite que os designers gráficos criem facilmente efeitos artísticos. Os autores apresentarão o seu trabalho na conferência anual de computação gráfica: SIGGRAPH 2018, onde os pesquisadores do IST Áustria apresentam um total de cinco projetos diferentes.

As simulações atuais de ondas de água são baseadas em um dos dois métodos disponíveis. Os métodos baseados em Fourier são eficientes, mas não podem modelar interações complicadas, como a água batendo na costa de uma ilha. Os métodos numéricos, por outro lado, podem simular uma ampla gama de tais efeitos, mas são muito mais caros computacionalmente. Como resultado, "cenas com detalhes no nível de pequenas ondas e com interações ambientais no nível de ilhas de quilômetros de extensão eram impossíveis ou completamente impraticáveis", diz Chris Wojtan, professor do IST Áustria. "Nosso método faz com que a amplitude de escala e alcance possível, em tempo real." A equipa responsável pelo novo método é composta por Tomáš Skřivan, do IST Áustria, assim como Stefan Jeschke, Matthias Müller-Fischer, Nuttapong Chentanez e Miles Macklin, da NVIDIA, além do Wojtan.

Conseguir tudo isso requer engenhosidade, bem como uma compreensão profunda da física básica envolvida. "Codificamos as ondas com parâmetros físicos diferentes dos usados ​​anteriormente", explica Wojtan. "Essencialmente, isso nos deu valores que mudaram muito mais lentamente, o que nos permitiu simular pequenos detalhes com resolução muito grande." Esses detalhes possibilitam uma variedade de efeitos que antes eram inatingíveis ou extremamente caros, computacionalmente, como aterrissagem realística de objetos em água (ou mesmo milhares de objetos aterrissando simultaneamente), ou água refletida nos lados de um barco em movimento.

Jeschke, primeiro autor e ex-pós-doc do IST Áustria, enfatiza as possíveis aplicações na criação de simulações detalhadas e artísticas, por exemplo, para jogos, filmes ou programas de realidade virtual. "A combinação de alcance, detalhes e velocidade computacional representa um grande avanço para a indústria", diz ele. "Além disso, devido à forma como codificamos nossa simulação, é fácil manipulá-la e modelar o fluxo de água em ambientes variados, como rios ou oceanos. Nosso método permite aos artistas" substituir "a natureza e criar cenas com mais rapidez do que nunca." A equipe já criou uma dessas ferramentas: o "pintor de ondas" funciona como o pincel em um programa de desenho, aumentando a altura das ondas conforme o artista "desenha" em uma área específica. O pintor de ondas também pode ser adaptado para criar ondas fluindo em uma direção particular, como visto nos rios, por exemplo.

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