Méthodes simples pour l'animation de fluides en temps réel sur GPU

Martin Guay 1, * Manuel Vennier 2, *
* Auteur correspondant
1 IMAGINE - Intuitive Modeling and Animation for Interactive Graphics & Narrative Environments
Inria Grenoble - Rhône-Alpes, LJK - Laboratoire Jean Kuntzmann, INPG - Institut National Polytechnique de Grenoble
2 MAVERICK - Models and Algorithms for Visualization and Rendering
LJK - Laboratoire Jean Kuntzmann, INPG - Institut National Polytechnique de Grenoble , Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Résumé : Nous présentons des méthodes simples pour l'animation de fluides en temps réel sur GPU. Au coeur de nos méthodes se trouve une formulation dite " faiblement compressible "(weakly compressible) du fluide que l'on retrouve souvent du côté des Smooth Particles Hydrodynamics (WCSPH). Les méthodes basées sur des grilles sont plus adaptées aux structures de données manipulées par les GPUs, mais elles sont généralement basées sur une formulation implicite du champ de pression permettant de renforcer une condition de divergence nulle. Cette approche nécessite la résolution itérative d'un système de Poisson. Notre approche consiste à remplacer la formulation implicite de la pression par une formulation explicite (et donc simple) basée sur l'invariance de la densité du fluide. Cette formulation explicite nous permet de proposer un algorithme pour simuler des fluides monophasiques (fumée, feu) en une seule passe sur le GPU. Cette formulation de faible compressibilité basée sur la densité permet aussi, dans le cas de liquides, d'éviter plusieurs étapes liées au traitement d'une surface libre. Ainsi, nous proposons de l'utiliser dans une méthode hybride particules-grilles dans le style de FLIP (Fluid Implcit Particle) pour simuler des liquides sans avoir à extrapoler la vitesse au delà de la surface et à ré-initialiser un level set par exemple. De plus, nous pouvons traiter les particules indépendamment plutôt que d'avoir à reconstruire le voisinage des particules comme avec SPH. Nos méthodes sont très simples et donc rapides à implémenter sur GPU. Notre méthode en une passe pour les fluides monophasiques est moins précise et robuste que les méthode traditionnelles mais peut être utile a des fins éducatives, pour faciliter l'appréhension de la simulation de fluides. Enfin, dans le cas des liquides, notre méthode produit des résultats visuellement comparables à un algorithme WCSPH classique, et ce avec un gain en performance. Elle pourrait donc être utilisée dans des applications interactives comme des jeux vidéo.
Keywords : Motion
Type de document :
Communication dans un congrès
AFIG 2012 - 25èmes Journées de l'Association Française d'Informatique Graphique, Nov 2012, Calais, France. 2012



https://hal.inria.fr/hal-00768017
Contributeur : Martin Guay <>
Soumis le : jeudi 20 décembre 2012 - 16:55:50
Dernière modification le : mardi 5 novembre 2013 - 14:11:33
Document(s) archivé(s) le : jeudi 21 mars 2013 - 03:55:49

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Martin Guay, Manuel Vennier. Méthodes simples pour l'animation de fluides en temps réel sur GPU. AFIG 2012 - 25èmes Journées de l'Association Française d'Informatique Graphique, Nov 2012, Calais, France. 2012. <hal-00768017>

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