Oberflächenrekonstruktion für partikelbasierte Fluidsimulationen

Abstract

Man kommt in der Computergrafik immer wieder mit komplexen Simulationen in Berührung. Ohne eine realistische Simulation von Wasser oder anderen Fluiden wären viele 3D-Cartoons oder Spezialeffekte in großen Filmproduktionen kaum möglich. Viele der bis heute verwendeten Methoden basieren auf dem Eulerschen gitterbasierenden Ansatz oder dem partikelbasierten Ansatz von Lagrange. Die Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)-Methode ist ein Lagrange-Ansatz, der aus der Astronomie stammt und heutzutage oft Anwendung in Fluidsimulationen findet. Auf der SPH-Simulation basieren die beiden, in dieser Arbeit vorgestellten Methoden zur Rekonstruktion der Oberfläche von Fluiden. Die erste Methode, von Müller et al., berechnet aus den Attributen der Partikel aus der SPH-Simulation ein Skalarfeld und verwendet eine Isofläche im Skalarfeld als Oberfläche. Die zweite Methode, von Yu und Turk, ist neuer und optimiert den Ansatz von Müller, indem anisotrope Kerne die umliegenden Partikel in die Berechnung des Skalarfeldes miteinbeziehen. Das soll dazu dienen, die Oberfläche glatter zu gestalten. Beide Verfahren werden in dieser Arbeit verglichen und auf ihre optischen Eigenschaften untersucht. Desweiteren werden Leistungsoptimierungen angewandt und Benchmarkergebnisse analysiert.