模拟液体运动背后的物理过程，皇冠蓝球比分以及液体的厚薄与其他物体的相互作用是视觉效果中的一个关键问题。将画笔搅拌并在画布上涂抹油画，或将意大利面拌入意大利面酱，这些场景都需要复杂的计算模型。由于液体具有复杂的流变性——它的形状是如何随着运动而变化的——以及液体和钢绞线之间复杂的相互作用，这些类型的场景尤其难以模拟。

 

一组计算机科学家正在用一种新颖的、多尺度的框架在计算机图形学中解决这个问题，该框架真实而精确地模拟了束与所谓的剪切相关液体(如泥浆、油画、融化的巧克力或意大利面酱)相互作用的复杂动力学。来自哥伦比亚大学工程学院和滑铁卢大学的研究人员将于11月17日至20日在澳大利亚布里斯班举行的ACM SIGGRAPH Asia大会上展示他们的研究成果。SIGGRAPH Asia已经成立12年，吸引了来自世界各地计算机图形、动画、交互、游戏和新兴技术领域最受尊敬的技术和创意人才。

 

这项工作的独特之处在于对流体动力学复杂性的精确建模。想象一下，比如有一碗意大利面，当你用叉子把它从碗里拿出来的时候，试着让它动起来，看看有多少酱汁附着在面条上。为了模拟这样的场景，研究人员的方法考虑了在许多尺度上发生的流体-股相互作用——小尺度的细股和它们的表面流动，大尺度的散装流体。

 

“这个问题的多尺度性质构成了一个关键的挑战，蓝冠官网”该研究的主要作者Yun (Raymond) Fei说，他最近刚在哥伦比亚大学(Columbia)完成了他的计算机科学博士学位。“这需要我们的模拟模型来处理大量的流体流动，以及小而详细的运动，通过股和他们的表面流动。”

 

费先生的合作者包括加拿大滑铁卢大学的Christopher Batty，哥伦比亚工程大学的Eitan Grinspun和Changxi Zheng。

 

这个新的计算框架扩展了先前的湿发动画工作，它考虑了液体通过发丝时的体积变化和发丝与液体之间的动量交换。他们的框架也解释了股之间的凝聚力和流体运动如何影响股的运动，反之亦然。框架由三部分组成:一个模型,模拟了表面流体流动股,一个模型,模拟个人头发链及其碰撞的运动(如意大利面条和酱汁的碗),和一个模型,模拟散装液体移动作为一个连续体,比如水从水龙头流出来。

 

哥伦比亚大学计算机科学副教授郑说:“我们的算法将多个精细和大尺度的物理模型结合在一起，使模拟能够捕获流体-链相互作用中高度复杂、丰富和多物理现象。”

 

研究人员在大范围的材料和大量的例子上演示了他们的方法，包括具有挑战性的场景，包括飞溅、摇晃和搅动液体，这些液体会导致钢绞线粘在一起并缠绕在一起。例如，为了说明湿毛的内聚和摩擦行为，蓝冠还是皇冠好？该方法被用来真实地模拟一个被毛发覆盖的球从泥坑中升起和摇动。当运动停止时，头发会像预期的那样粘在一起。在这里可以看到新方法的视频演示。

 

“在现实世界中有大量流体链的例子，我们受到启发，在虚拟世界中模仿它们，”Grinspun说。Grinspun现在是多伦多大学的计算机科学教授。“我们能够做到的，是向艺术家和用户提供一种精确的、多尺度的技术，来解释复杂动态背后复杂的数学和物理层次。”

 

这个团队的方法可以立即应用到电影特效的制作中。这些合作者之前的作品曾被领先的视觉效果公司使用，如WETA数码，并在故事片包括《海洋奇缘》和《奇幻森林》。在未来的工作中，蓝眼泪陈冠蒲研究人员设想这种方法可以应用于预测物体在化妆品生产或机器人设计中的运动和形状。