流体の動きの誇張を代表する編集操作をインタラクティブに支援するアルゴリズムの開発

开发一种交互式支持代表流体运动夸张的编辑操作的算法

基本信息

批准号：
19J22324
负责人：
佐藤雄大
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J22324/
关键词：
流体シミュレーション

项目摘要

流体シミュレーションは、映画やゲームなどの映像表現において、水の動きを詳細に表現するために必要不可欠な技術となっている。しかし、流体シミュレーションは、計算コストが非常に高く、パラメータの調整も難しい。そのため、イメージ通りのシミュレーション結果を得るまでに、膨大な時間がかかってしまう。そこで、映像制作を効率化するために、流体の編集操作を、直感的かつインタラクティブに行うことを支援するためのアルゴリズムの開発を目指している。最終的には、リアリスティックな流体アニメーションをリアルタイムに走らせる必要がある。リアリスティックな流体アニメーションを得るためには、計算コストが高くなる。一方、リアルタイムな流体アニメーションのためには計算コストを軽減しなくてはならない。そこで、流体シミュレーションの見た目を保ったまま、計算コストを軽減する必要がある。流体シミュレーションでは、空間を細かく分割し、分割されたそれぞれの細かな領域に流体の速度や圧力、液面の位置などの変数を保存する。その中でも液面の位置を表す変数は可視化に利用されるため、流体アニメーションの見た目に大きな影響を与える。そこで、この変数をより細かく保存し、かつ計算コストを抑えることが重要になる。液面の位置を表す変数の保存方法には大きく分けて、格子を使う手法と粒子を使う手法があるが、格子を使う場合、時間とともに、細かな動きの見た目が失われる欠点がある。一方、粒子はその欠点を克服できる。そこで、初期状態の液面の周囲のみに粒子を配置し、その粒子の動きを追跡し、その粒子の位置から、液面を計算し直すという手法を開発する理論構築とその実装を行なっていた。

流体模拟已成为在电影和游戏等视觉表示中详细表达水运动的必要技术。但是，流体模拟是非常计算成本，很难调整参数。因此，如您所想象的那样，获得模拟结果需要大量时间。因此，为了简化视频制作，我们旨在开发算法以直观和交互作用地支持流体编辑操作。最终，您需要实时运行逼真的流体动画。为了获得逼真的流体动画，计算成本很高。另一方面，实时流体动画需要降低计算成本。因此，有必要在保持流体模拟的外观的同时降低计算成本。在流体模拟中，空间分为小块，变量（例如流体速度，压力和液位水平位置）存储在每个分隔的细面积中。其中，代表液体表面位置的变量用于可视化，因此对流体动画的出现产生了重大影响。因此，更详细地存储此变量并降低计算成本变得很重要。存储代表液体表面位置的变量的方法有很多不同的方法：使用晶格和使用颗粒，但是当使用晶格时，最小的运动外观会随着时间而流逝。另一方面，粒子可以克服其缺点。因此，该理论仅在初始液体水平周围放置颗粒，跟踪颗粒的运动并从粒子的位置重新计算液位。