Animación fluida - Fluid animation

Un ejemplo de una animación líquida generada mediante simulación.

La animación fluida se refiere a las técnicas de gráficos por computadora para generar animaciones realistas de fluidos como el agua y el humo. Las animaciones de fluidos se enfocan típicamente en emular el comportamiento visual cualitativo de un fluido, con menos énfasis en resultados físicos rigurosamente correctos, aunque a menudo todavía se basan en soluciones aproximadas a las ecuaciones de Euler o ecuaciones de Navier-Stokes que gobiernan la física de fluidos real. La animación fluida se puede realizar con diferentes niveles de complejidad, que van desde animaciones de alta calidad y que requieren mucho tiempo para películas o efectos visuales, hasta animaciones simples y rápidas para animaciones en tiempo real, como juegos de computadora.

Relación con la dinámica de fluidos computacional

La animación de fluidos se diferencia de la dinámica de fluidos computacional (CFD) en que la animación de fluidos se usa principalmente para efectos visuales, mientras que la dinámica de fluidos computacional se usa para estudiar el comportamiento de los fluidos de una manera científicamente rigurosa.

Desarrollo

Simulación de dos fluidos con diferentes viscosidades.

El desarrollo de técnicas de animación fluida basadas en las ecuaciones de Navier-Stokes comenzó en 1996, cuando Nick Foster y Dimitris Metaxas implementaron soluciones a las ecuaciones de Navier-Stokes 3D en un contexto de gráficos por computadora, basando su trabajo en un documento científico CFD de Harlow y Welch de 1965. Hasta ese momento, se habían utilizado principalmente una variedad de métodos más simples, incluidos sistemas de partículas ad-hoc, técnicas de dimensiones más bajas como campos de altura y campos de ruido turbulento semi-aleatorio.

En 1999, Jos Stam publicó el método de "Fluids estable", que explotaba un semi-lagrangiano técnica advección y la integración implícita de la viscosidad para proporcionar un comportamiento incondicionalmente estable. Esto permitió pasos de tiempo mucho mayores y, por lo tanto, simulaciones más rápidas. Esta técnica general fue ampliada por Ronald Fedkiw y sus coautores para manejar humo y fuego más realistas, así como simulaciones complejas de agua en 3D utilizando variantes del método de nivel establecido .

Algunos investigadores académicos notables en esta área incluyen a Jerry Tessendorf, James F. O'Brien , Ron Fedkiw , Mark Carlson, Greg Turk , Robert Bridson , Ken Museth y Jos Stam .

Software

Muchos programas de gráficos por computadora en 3D implementan técnicas de animación fluida. RealFlow es un paquete comercial independiente que se ha utilizado para producir efectos visuales en películas, programas de televisión, comerciales y juegos. RealFlow implementa un solucionador de partículas implícitas de fluido (FLIP; una extensión del método Particle-in-cell ), una cuadrícula híbrida y un método de partículas que permite funciones avanzadas como espuma y spray . Maya y Houdini son otros dos programas comerciales de gráficos por computadora en 3D que permiten una animación fluida.

Blender es un programa de gráficos por computadora 3D de código abierto que utilizó un método Lattice Boltzmann basado en partículas para animar fluidos hasta la integración del proyecto mantaflow de código abierto en 2020 con una amplia gama de variantes de solucionador de Navier-Stokes.

Ver también

Referencias

enlaces externos