Fluid Simulation–Driven Effects in Dark Void

http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=707038c1-f5d6-4b18-8659-cba0795effe6&displaylang=en

 

gamefest2010的一篇文章。

主要是讲fluid simulation驱动的一些东西，这里不只是液体了，更多的是smoke，叶子等这些数量更少离散度更高的东西，有理论有engineering，赞。

 

 

simulation部分随着多核和做通用计算的gpu的发展越来越进入研究热点。

而且rendering的确走的是比较快，渲染的真实度已经很高了，但是东西一动起来就感觉不是那么好，资源向这块倾斜可以解决短板，很不错。

 

 

 

开篇讲了历史，2003年fluid simulation算法已经比较到位，但是硬件实在不行，小打小闹的弄一点实在没意思。

 

然后列了下有fuild simulation驱动的烟的游戏：

• hellgate 
• batman
• stalker
• cryostasis----这个孤陋寡闻了，没听过，用的physx fuild simulation，就上它的图吧，效果还是挺好的呃：

 

 

 

fluid simulation数学基础是Navier Stokes Equation，细节wikipedia看吧

http://en.wikipedia.org/wiki/Navier%E2%80%93Stokes_equations

通篇的数学很华丽，看过之后就觉得engineer真的也就是魔法师（数学家）那里要个魔法药水到处耍的小屁孩。

NavierStokesEquation可以描述水体气流之外还能描述银河系的恒星分布，可以帮助建设power station, 研究污染，还能研究磁力。。。

崇拜，仰慕。

这个公式基于牛顿第二定律，主要是动量守恒部分，

简单来讲就是描述了速度对时间的偏导与压强(p)，水的弹力(T)，外力(f)之间的关系，之后就是可以互相推导了。

 

落实到gamedev的engineering部分，老规矩，离散化----particle based or grid based。

各有利弊，但是总体来讲grid base更好一些，毕竟这样是更加稳定可控的离散化的一种方式，比起完全看情况的particle是要好多了。

 

grid base要做的事情基本如下：

1， flexible grid : 不可能全场景去建立grid然后simulate，performance不允许。

但是一个有限大小的static grid又不对。

所以就弄个可以移动的grid，grid内部的smoke就fluid simulate，出去了就自生自灭。

 

2，建立“力场”，就是在grid上分布的力。

每个grid有个力的数值，所有grid的力的分布情况有几种描述，包括

• Basic semi-Lagrangian advection
• MacCormack scheme

lagrangian效果还可以，但是明显maccormack的那个更好，而且更适合并行计算。

更新每个grid的立场分布就靠他们了。

 

3，更新速度：依据力场更新速度：

v = v - delta(p)；p是统一到一起的力。

 

4，加上外力和阻挡物，就可以做出turbulence：

 

接下来是render engineering部分，particle的dynamicbuffer，instancing，gpu translucency sort，volume lighting。

效果的确赞啊。