Simulasi Air Real-Time Memberikan Detail Tak Tertandingi

• Model baru menjembatani kesenjangan antara simulasi gelombang air yang realistis dan komputasi yang efisien. 
• Ini mengkodekan gelombang dengan parameter fisik berbeda untuk mensimulasikan detail kecil pada resolusi besar. 
• Dapat digunakan untuk meningkatkan kemampuan game, film, dan program realitas virtual.  

Metode simulasi air atau gelombang yang ada mampu memberikan efek realistis atau komputasi cepat:metode tersebut tidak dapat mengoptimalkan keduanya secara bersamaan. Mereka tidak memiliki interaksi dengan objek bergerak dan metode elemen hingga yang bertanggung jawab atas interaksi lingkungan.

Kini para peneliti di Institut Sains dan Teknologi Austria dan NVIDIA telah mengembangkan teknik baru yang menjembatani kesenjangan ini dengan mereproduksi interaksi kompleks dengan lingkungan sekitar secara real-time.

Ini dapat mensimulasikan interaksi gelombang dengan rintangan sambil mempertahankan detail kecil dan mengakomodasi pemandangan yang sangat besar. Simulasi ini menampilkan gerakan agregat gelombang frekuensi tinggi, bahkan pada resolusi rendah dengan fase jitter yang lebih sesuai dengan sumber gelombang berisik seperti angin kacau, percikan api, dan material mengambang.

Bagaimana Cara Kerjanya?

Teknik simulasi gelombang yang ada menggunakan metode 'Numerik' atau 'Berbasis Fourier'. Metode numerik dapat menghasilkan berbagai efek secara detail, sedangkan metode berbasis Fourier jauh lebih efisien (menggunakan lebih sedikit sumber daya komputasi). Sangat tidak mungkin menggunakan metode ini untuk menghasilkan pemandangan tingkat detail sepanjang satu kilometer dengan interaksi lingkungan yang tepat.

Untuk meningkatkan kecepatan komputasi gelombang, model baru ini melakukan diskritisasi amplitudo gelombang sebagai fungsi arah dan frekuensi, bukan mendiskritisasi momentum dan ketinggian gelombang di setiap titik.

Bingkai animasi waktu nyata | Kredit:Stefan Jeschke

Tim menciptakan transformasi wavelet untuk mendiskritisasi amplitudo gelombang sebagai fungsi gabungan frekuensi, arah, dan ruang. Variabel yang dihasilkan berubah secara bertahap dalam ruang, mewakili jumlah data yang sama (seperti fungsi tinggi gelombang yang digunakan dalam metode tradisional) dengan variabel yang lebih sedikit.

Selain itu, ini kurang sensitif terhadap pembatasan berbasis frekuensi konvensional seperti batas Nyquist, yang mengubah frekuensi spasial maksimum menjadi ukuran langkah dan detail grafik. Oleh karena itu, metode ini memungkinkan interaksi gelombang lokal serta detail gelombang resolusi tinggi.

Mereka menciptakan persamaan baru untuk menyebarkan amplitudo berbasis frekuensi lokal melalui ruang. Persamaan tersebut menghasilkan operasi difusi dan adveksi dua dimensi sederhana yang dapat diimplementasikan secara paralel pada perangkat keras grafis.

Referensi:ASL DL | doi:10.1145/3197517.3201336 | IST Austria

Ekstensi Dan Aplikasi



Para peneliti mengembangkan beberapa ekstensi simulator mendasar, termasuk kopling fluida padat 2 arah dan jalur gelombang yang telah dirancang sebelumnya. Mereka juga telah merancang alat yang disebut ‘pelukis gelombang’ yang berfungsi seperti kuas dalam perangkat lunak menggambar.

Hal ini memungkinkan seniman untuk menimpa alam (fisika dengan gerakan tertulis) dan membuat adegan khusus dengan mudah. Misalnya, alat ini bisa digunakan untuk menaikkan ketinggian gelombang di lokasi tertentu.

Sangat mudah untuk mengonfigurasi simulasi dan memodelkan aliran air di lingkungan yang selalu berubah seperti lautan dan sungai. Model ini juga dapat menyederhanakan dan memperluas kemampuan game, film, dan program realitas virtual.

Baca:Simulasi Inti Atom Pertama di Komputer Kuantum

Para peneliti berencana untuk memperluas penelitian mereka untuk menangani hubungan dispersi berdasarkan ketinggian yang lebih umum, yang akan menciptakan efek bias yang lebih baik di dekat perairan dangkal.