KR101538141B1 - 기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법 - Google Patents

기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101538141B1
KR101538141B1 KR1020140038219A KR20140038219A KR101538141B1 KR 101538141 B1 KR101538141 B1 KR 101538141B1 KR 1020140038219 A KR1020140038219 A KR 1020140038219A KR 20140038219 A KR20140038219 A KR 20140038219A KR 101538141 B1 KR101538141 B1 KR 101538141B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
velocity
mass
cell
density
Prior art date
Application number
KR1020140038219A
Other languages
English (en)
Inventor
홍정모
Original Assignee
동국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동국대학교 산학협력단 filed Critical 동국대학교 산학협력단
Priority to KR1020140038219A priority Critical patent/KR101538141B1/ko
Priority to PCT/KR2014/003842 priority patent/WO2015152456A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101538141B1 publication Critical patent/KR101538141B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T13/00—Animation
    • G06T13/20—3D [Three Dimensional] animation
    • G06T13/60—3D [Three Dimensional] animation of natural phenomena, e.g. rain, snow, water or plants
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10—Numerical modelling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치는 유체의 움직임을 시뮬레이션하기 위한 명령어를 적재하는 메모리 및 상기 명령어에 따라 유체의 움직임을 시뮬레이션하여 렌더링 이미지를 생성하는 프로세서를 포함하되, 상기 명령어는 액체 입자의 속도, 위치 및 질량을 입력받는 단계, 각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계, 상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계, 상기 기체가 존재하지 않는 것으로 가정하여 상기 액체 입자를 프로젝션하는 단계 및 상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계를 수행하는 명령어를 포함한다.

Description

기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SIMULATING FLUID PROCESSING CORRECTION OF DENSITY OF GAS}
본 발명은 컴퓨터 그래픽 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체를 시뮬레이션하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 그래픽(Computer Graphics, CG) 기술은 영화, 애니메이션, 광고 분야를 비롯한 다양한 분야에 널리 활용되고 있으며, 그 비중 또한 증가하고 있다. 특히, CG 기술을 활용한 대표적 특수효과인 물, 불 등의 유체 표현은 영상물의 제작에 있어 중요한 비중을 차지한다.
유체 표현과 관련된 CG 기술은 크게 모델링(scene representation), 시뮬레이션(simulation), 형상화(reconstruction), 렌더링(rendering) 과정으로 구성된다.
모델링 과정은 시뮬레이션의 대상이 되는 유체 외에 유체와 상호작용이 이루어지는 외부 물체를 시뮬레이션에 적합한 형태로 재구성하는 과정이다. 균일한 격자 위치에서 시뮬레이션을 수행하는 방법에 대해서는 상호작용을 하는 물체도 격자 형태로 표현되어야 하는데, 시뮬레이션 전에 이루어지는 초기 조건이나 경계 조건의 설정은 모델링 과정에서 이루어진다.
시뮬레이션 과정은 나비어-스토크(Navier-Stokes) 방정식과 같이 유체의 움직임을 설명하는 식을 사용하거나 또는 간단한 랜덤 요소를 사용하여 유체의 움직임을 계산하는 과정이다.
간략하게는 유체를 시뮬레이션하는 과정은 푸아송 방정식(Poisson equation)의 해를 구하는 과정을 통해 수행된다. 하지만, 푸아송 방정식의 경우, 미리 설정된 격자를 기반으로 구분되는 셀의 대표 입자인 노드의 수에 따라 그 계산 복잡도가 높아진다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액체 입자와 기체 입자의 시뮬레이션을 별도로 수행하고, 액체 입자와 기체 입자의 상호 작용에 따라 각 입자의 속도를 갱신하는 과정을 통한 시뮬레이션을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유체의 움직임을 시뮬레이션하기 위한 명령어를 적재하는 메모리; 및 상기 명령어에 따라 유체의 움직임을 시뮬레이션하여 렌더링 이미지를 생성하는 프로세서; 를 포함하되, 상기 명령어는 액체 입자의 위치 및 질량을 입력받는 단계; 각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계; 상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계; 상기 기체가 존재하지 않는 것으로 가정하여 상기 액체 입자를 프로젝션하는 단계; 및 상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계;를 수행하는 명령어를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 장치가 제공된다.
상기 각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계는, 상기 셀에 상응하는 표면 거리에 상응하여 미리 설정된 밀도를 상기 셀의 기체에 대한 밀도로 설정하는 단계일 수 있다.
상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계는, 상기 액체 입자와 동일한 셀에 위치하는 기체의 속도에 질량 비율을 곱한 값과 상기 액체 입자의 속도를 합하여 상기 액체 입자의 속도를 갱신하는 단계일 수 있다.
상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계는, 상기 액체 입자의 질량 및 속도를 격자 기반으로 샘플링하여 각 셀에 상응하는 액체 입자의 평균 질량을 산출하는 단계; 및 상기 평균 질량 및 상기 셀 상의 기체에 상응하는 질량 간의 비율인 질량 비율을 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계는 상기 기체를 미리 설정된 격자에 상응하는 셀 단위로 프로젝션하는 단계일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유체 시뮬레이션 장치가 유체를 시뮬레이션하는 방법에 있어서, 액체 입자의 속도, 위치 및 질량을 입력받는 단계; 각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계; 상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계; 상기 기체가 존재하지 않는 것으로 가정하여 상기 액체 입자를 프로젝션하는 단계; 및 상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계;를 포함하는 유체 시뮬레이션 방법이 제공된다.
상기 각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계는, 상기 셀에 상응하는 표면 거리에 상응하여 미리 설정된 밀도를 상기 셀의 기체에 대한 밀도로 설정하는 단계일 수 있다.
상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계는 상기 액체 입자와 동일한 셀에 위치하는 기체의 속도에 질량 비율을 곱한 값과 상기 액체 입자의 속도를 합하여 상기 액체 입자의 속도를 갱신하는 단계일 수 있다.
상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계는, 상기 액체 입자의 질량 및 속도를 격자 기반으로 샘플링하여 각 셀에 상응하는 액체 입자의 평균 질량을 산출하는 단계; 및 상기 평균 질량 및 상기 셀 상의 기체에 상응하는 질량 간의 비율인 질량 비율을 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계는 상기 기체를 미리 설정된 격자에 상응하는 셀 단위로 프로젝션하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액체 및 기체의 프로젝션을 구분하여 수행하도록 함으로써 시뮬레이션을 위해 요구되는 계산 복잡도를 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액체 및 기체의 상호작용에 따른 액체의 속도를 보정하여 액체 및 기체의 프로젝션을 구분하여 수행하더라도 사실적인 유체 시뮬레이션을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치가 유체 시뮬레이션을 수행하는 과정을 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치에 의해 기체에 대한 밀도의 보정이 적용되지 않은 경우, 액체 입자를 나타낸 영상을 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시에 따른 유체 시뮬레이션 장치가 기체에 대한 밀도의 보정을 적용한 후 생성한 렌더링 영상을 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치가 도 4에 비해 밀도를 더 크게 보정한 후 생성한 렌더링 영상을 예시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서 및 청구항에서 사용되는 단수 표현은, 달리 언급하지 않는 한 일반적으로 하나 이상을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
영화 또는 TV 광고 등에서 사용되는 유체 애니메이션은 나비어-스트로크(Navier-Stokes) 방정식을 오일러(Eulerian) 격자(grid)에서 푸는 과정을 통해 사실적으로 계산될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 유체 시뮬레이션 장치는 입력부(110), 메모리(120), 프로세서(130), 출력부(140)를 포함한다.
입력부(110)는 미리 지정된 프로토콜을 통해 외부 디바이스(예를 들어, 단말, 이동식 저장 장치 등)으로부터 입자 속도 및 위치 정보를 수신한다.
메모리(120)는 액체 입자, 기체 및 물체를 시뮬레이션하는 명령어를 적재한다.
프로세서(130)는 메모리(120)에 적재된 명령어에 따라 액체 입자, 기체 및 물체의 속도를 갱신한다. 프로세서(130)는 갱신된 입자의 속도에 따라 각 입자를 프로젝션(projection)하여 렌더링 영상을 생성한다.
출력부(140)는 출력 장치로 렌더링 영상을 전송한다. 이 때, 출력 장치는 모니터 등의 렌더링 영상을 표시하는 장치일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치가 명령어에 따라 유체 시뮬레이션을 통해 렌더링 영상을 생성하는 과정을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치가 유체 시뮬레이션을 수행하는 과정을 예시한 도면이다.
이하 설명하는 각 과정은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치의 프로세서(130)가 메모리(120)에 적재된 명령어에 따라 수행하는 과정을 설명하는 것이나, 발명의 명확하고 간결한 설명을 위해 프로세서(130)가 메모리(120)에 적재된 명령어를 확인하는 과정 등의 일반적인 과정에 대한 설명을 생략하고 각 과정의 주체를 유체 시뮬레이션 장치로 통칭하도록 한다.
단계 210에서 유체 시뮬레이션 장치는 물체, 액체 입자에 대한 질량, 속도 및 위치 정보(이하 입력 정보라 지칭)를 외부 장치로부터 입력부(110)를 통해 수신한다. 이 때, 입력 정보는 시간별 추가되는 물체, 액체 입자 및 기체에 대한 질량, 속도 및 위치 정보를 포함할 수 있다. 또한, 입력 정보는 기체에 대한 속도를 더 포함할 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치는 액체 입자는 입자 별로 시뮬레이션을 수행하고, 기체는 미리 지정될 격자로 설정되는 셀 단위로 시뮬레이션할 수 있다. 따라서, 이하에서 설명하는 기체에 대한 질량, 속도는 각 셀에 위치하는 전체 기체의 평균 질량, 평균 속도를 의미한다.
단계 220에서 유체 시뮬레이션 장치는 액체 입자에 대한 위치 정보를 액체 입자의 속도에 따라 갱신한다. 예를 들어, 유체 시뮬레이션 장치는 특정 위치의 액체 입자의 속도와 시간의 곱에 따른 거리를 산출하고, 해당 거리만큼 속도의 방향으로 액체 입자가 이동하도록 액체 입자의 위치 정보를 갱신할 수 있다.
단계 230에서 유체 시뮬레이션 장치는 입력 정보에 따라 현재 시간에 추가되는 액체 입자가 존재하는 경우, 해당 액체 입자를 시뮬레이션될 대상으로 추가한다.
단계 240에서 유체 시뮬레이션 장치는 격자로 형성되는 각 셀에 위치하는 액체 입자의 질량 및 속도를 샘플링하고, 샘플링된 질량 및 속도에 대한 평균 질량 및 평균 속도를 산출한다. 예를 들어, 유체 시뮬레이션 장치는 미리 지정된 격자로 형성된 각 셀에 위치하는 각 입자의 질량에 대한 평균을 산출하고, 해당 입자의 속도에 대한 평균을 산출한다. 유체 시뮬레이션 장치는 각 입자의 질량 및 속도의 평균을 해당 셀에 상응하는 평균 질량 및 평균 속도로 설정할 수 있다.
단계 250에서 유체 시뮬레이션 장치는 셀 별 기체의 질량 및 속도를 갱신한다. 예를 들어, 유체 시뮬레이션 장치는 단계 210에서 수신한 입력 정보 중 새로이 추가되는 기체가 존재하는 경우, 해당 기체에 상응하는 질량 및 속도를 해당 기체에 상응하는 위치 정보에 해당하는 셀의 질량 및 속도로 설정한다. 또한, 유체 시뮬레이션 장치는 기존 기체 및 새로이 추가되는 기체의 질량 및 속도에 따라 현재 시간에서 각 셀에 위치하는 기체의 질량 및 속도를 산출한다. 질량 및 속도에 따라 각 셀의 질량 및 속도를 산출하는 시뮬레이션 과정은 공지된 사항이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
단계 255에서 유체 시뮬레이션 장치는 각 셀에 위치하는 액체 입자의 수에 따라 각 셀에 상응하는 액체의 밀도를 산출한다. 즉, 유체 시뮬레이션 장치는 각 셀에 상응하는 액체의 밀도를 해당 셀에 위치하는 밀도의 수에 비례하도록 산출할 수 있다.
단계 260에서 유체 시뮬레이션 장치는 각 셀에 대한 기체의 밀도를 액체의 표면과 각 셀 간의 거리(이하, 표면 거리라 지칭)에 따른 미리 설정된 패턴을 통해 설정한다. 예를 들어, 유체 시뮬레이션 장치는 액체의 밀도가 미리 지정된 수치 이상인 셀과 액체의 밀도가 미리 지정된 수치 미만인 셀이 연접하여 있는 경우, 밀도가 미리 지정된 수치 이상인 셀을 액체의 표면으로 설정할 수 있다. 유체 시뮬레이션 장치는 액체의 표면으로 설정된 각 셀과 기체의 셀 간의 최단 거리를 액체의 표면과 각 셀 간의 거리로 산출할 수 있다. 따라서, 유체 시뮬레이션 장치는 표면 거리가 증가할수록 밀도의 값이 낮아지도록 미리 설정된 패턴에 따라 각 셀에 대한 기체의 밀도를 설정할 수 있다.
단계 265에서 유체 시뮬레이션 장치는 액체 입자의 속도를 기체의 속도 및 질량 비율에 따라 갱신한다. 즉, 유체 시뮬레이션 장치는 공기의 움직임이 액체 입자의 움직임을 영향을 주는 것을 표현하기 위해, 기체의 속도에 질량 비율을 곱한 값을 액체 입자의 속도에 더한 값으로 액체 입자의 속도를 갱신한다. 이 때, 질량 비율은 각 셀에 상응하는 노드의 질량과 기체의 질량 간의 비율이다. 이 때, 유체 시뮬레이션 장치는 단계 260을 액체 입자와 기체가 모두 존재하는 셀에 대해서만 수행할 수 있다.
단계 270에서 유체 시뮬레이션 장치는 기체가 존재하지 않음을 가정하여 액체 입자를 프로젝션한다. 즉, 유체 시뮬레이션 장치는 공기가 위치하는 영역이 Dirichlet boundary condition을 가진다고 가정하고, 각 액체 입자에 대한 프로젝션을 수행한다. 이 때, 유체 시뮬레이션 장치는 액체 입자에 대해 공지된 프로젝션 방법을 통해 공기가 위치하는 영역의 Dirichlet boundary condition을 나타내는 푸아송 방정식에 따라 프로젝션을 수행할 수 있다. 특정 푸아송 방정식에 따른 입자를 프로젝션하는 과정은 공지된 사항이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
단계 280에서 유체 시뮬레이션 장치는 물체와 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 기체 입자를 프로젝션한다. 즉, 유체 시뮬레이션 장치는 물체와 액체 입자의 영역이 Neumann boundary condition을 가진다고 가정하고, 기체에 대한 프로젝션을 수행한다. 이 때, 유체 시뮬레이션 장치는 기체에 대해 공지된 프로젝션 방법을 통해 액체 및 물체가 위치하는 영역의 Neumann boundary condition을 나타내는 푸아송 방적식에 따라 프로젝션을 수행할 수 있다.
단계 290에서 유체 시뮬레이션 장치는 단계 270 및 단계 280을 통해 프로젝션된 각 입자를 표현하는 렌더링 영상을 생성한다.
이 때, 상술한 단계 220 내지 290은 미리 설정된 단위 시간마다 주기적으로 수행될 수 있다. 다라서, 단계 290에서 생성된 렌더링 영상이 순차적으로 출력됨에 따라 동영상이 재생될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치에 의해 기체에 대한 밀도의 보정이 적용되지 않은 경우, 액체 입자를 나타낸 영상을 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시에 따른 유체 시뮬레이션 장치가 기체에 대한 밀도의 보정을 적용한 후 생성한 렌더링 영상을 예시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치가 도 4에 비해 밀도를 더 크게 보정한 후 생성한 렌더링 영상을 예시한 도면이다. 이 때, 도 3 내지 도 5에서 각 점은 각 액체 입자를 나타낸 것이고, 원으로 표시된 영역은 물체를 나타낸 것이다.
유체 시뮬레이션 장치는 계산 복잡도를 낮추기 위해 액체와 기체의 시뮬레이션을 서로 구분하여 수행한다. 따라서, 액체와 기체가 만나는 영역은 도 3과 같이 물입자가 다소 어색한 위치로 이동하도록 시뮬레이션 된다. 즉, 도 3의 액체 입자는 기체에 의한 영상을 받지 않고 시뮬레이션되어 입자가 서로 뭉쳐있다. 특히, 도 3의 액체 입자 중 표면 영역에 해당하는 입자는 액체의 내부 영역에 위치하는 입자와 유사하게 뭉쳐 있는 모습을 보인다. 하지만, 실제 표면의 입자는 기체의 움직임에 따라 흐트러지는 움직임을 보일 수 있다.
이에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치는 밀도가 보정된 기체의 영향을 받아 액체 입자가 도 4와 같이 흩어지도록 액체 입자의 움직임을 시뮬레이션 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치는 도 4의 경우에 비해 기체의 밀도를 더 크게 설정하는 패턴을 통해 액체 입자가 액체 표면에서 강하게 흩어지도록 도 5와 같이 시뮬레이션할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치는 각 셀에 대한 기체의 밀도를 표면 거리와 반비례하게 설정(보정)하되, 기체의 밀도를 높게 설정하여 액체의 표면에서 액체 입자가 더욱 흩날리도록 시뮬레이션 할 수 있다.
또한, 일반적으로 유체의 시뮬레이션을 위한 계산 복잡도는 유체가 위치하는 셀에 상응하는 노드의 수에 영향을 받는다. 예를 들어, 계산 복잡도는 n(이 때, n은 1이상의 자연수)개의 노드에 대해 n1 .5와 비례할 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치는 기체와 액체에 해당하는 노드의 수가 각각 n/2일 경우, 하기의 수학식 1과 같이 n개의 노드 전체에 대해 구분 없이 시뮬레이션 했을 경우에 비해 0.77배의 계산 복잡도를 가진다.
[수학식 1]
(n/2)1.5+(n/2)1.5=0.77*( n1 .5)
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시뮬레이션 장치는 기체와 액체를 구분하여 각각 시뮬레이션함으로써, 한 번에 전체 영역에 대해 시뮬레이션하는 경우에 비해 시뮬레이션에 요구되는 계산 복잡도를 낮출 수 있다.
상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 유체의 움직임을 시뮬레이션하기 위한 명령어를 적재하는 메모리; 및
    상기 명령어에 따라 유체의 움직임을 시뮬레이션하여 렌더링 이미지를 생성하는 프로세서;
    를 포함하되,
    상기 명령어는
    액체 입자의 위치 및 질량을 입력받는 단계;
    각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계;
    상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계;
    상기 기체가 존재하지 않는 것으로 가정하여 상기 액체 입자를 프로젝션하는 단계; 및
    상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계;
    를 수행하는 명령어를 포함하되,
    상기 각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계는,
    상기 셀에 상응하는 표면 거리에 상응하여 미리 설정된 밀도를 상기 셀의 기체에 대한 밀도로 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계는,
    상기 액체 입자와 동일한 셀에 위치하는 기체의 속도에 질량 비율을 곱한 값과 상기 액체 입자의 속도를 합하여 상기 액체 입자의 속도를 갱신하는 단계인 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계는,
    상기 액체 입자의 질량 및 속도를 격자 기반으로 샘플링하여 각 셀에 상응하는 액체 입자의 평균 질량을 산출하는 단계; 및
    상기 평균 질량 및 상기 셀 상의 기체에 상응하는 질량 간의 비율인 질량 비율을 산출하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계는
    상기 기체를 미리 설정된 격자에 상응하는 셀 단위로 프로젝션하는 단계인 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 장치.
  6. 유체 시뮬레이션 장치가 유체를 시뮬레이션하는 방법에 있어서,
    액체 입자의 속도, 위치 및 질량을 입력받는 단계;
    각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계;
    상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계;
    상기 기체가 존재하지 않는 것으로 가정하여 상기 액체 입자를 프로젝션하는 단계; 및
    상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 각 셀의 기체에 대한 밀도를 설정하는 단계는,
    상기 셀에 상응하는 표면 거리에 상응하여 미리 설정된 밀도를 상기 셀의 기체에 대한 밀도로 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 방법.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계는
    상기 액체 입자와 동일한 셀에 위치하는 기체의 속도에 질량 비율을 곱한 값과 상기 액체 입자의 속도를 합하여 상기 액체 입자의 속도를 갱신하는 단계인 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 액체 입자의 속도를 상기 기체의 밀도에 따른 상기 기체의 질량에 따라 갱신하는 단계는,
    상기 액체 입자의 질량 및 속도를 격자 기반으로 샘플링하여 각 셀에 상응하는 액체 입자의 평균 질량을 산출하는 단계; 및
    상기 평균 질량 및 상기 셀 상의 기체에 상응하는 질량 간의 비율인 질량 비율을 산출하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 방법.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 액체 입자가 고정되어 있다고 가정하여 상기 기체를 프로젝션하는 단계는
    상기 기체를 미리 설정된 격자에 상응하는 셀 단위로 프로젝션하는 단계인 것을 특징으로 하는 유체 시뮬레이션 방법.

KR1020140038219A 2014-03-31 2014-03-31 기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법 KR101538141B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140038219A KR101538141B1 (ko) 2014-03-31 2014-03-31 기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법
PCT/KR2014/003842 WO2015152456A1 (ko) 2014-03-31 2014-04-30 기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140038219A KR101538141B1 (ko) 2014-03-31 2014-03-31 기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101538141B1 true KR101538141B1 (ko) 2015-07-23

Family

ID=53875524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140038219A KR101538141B1 (ko) 2014-03-31 2014-03-31 기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101538141B1 (ko)
WO (1) WO2015152456A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112380764A (zh) * 2020-11-06 2021-02-19 华东师范大学 一种在有限视图下的气体场景端到端快速重建方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081366A (ja) * 1998-09-04 2000-03-21 Canon Inc 流体運動解析方法及び流体運動解析プログラムを記録した記録媒体
KR101022491B1 (ko) * 2009-06-24 2011-03-16 (주)에프엑스기어 유체 유동 렌더링 시스템 및 방법
KR101328739B1 (ko) * 2012-02-16 2013-11-11 고려대학교 산학협력단 형상 제어가 가능한 다상유체 시뮬레이션 장치 및 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101368307B1 (ko) * 2012-05-30 2014-02-27 한국과학기술원 유한 확산 집합체(ｄｌａ)를 이용하여 비스커스 핑거링을 생성하는 확산 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081366A (ja) * 1998-09-04 2000-03-21 Canon Inc 流体運動解析方法及び流体運動解析プログラムを記録した記録媒体
KR101022491B1 (ko) * 2009-06-24 2011-03-16 (주)에프엑스기어 유체 유동 렌더링 시스템 및 방법
KR101328739B1 (ko) * 2012-02-16 2013-11-11 고려대학교 산학협력단 형상 제어가 가능한 다상유체 시뮬레이션 장치 및 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FRANK LOSASSO 외 3명, 'Multiple Interacting Liquids', In: ACM SIGGRAPH 2006, New York, July 2006, Vol. 25, Issue 3, 페이지 812-819 *
FRANK LOSASSO 외 3명, 'Multiple Interacting Liquids', In: ACM SIGGRAPH 2006, New York, July 2006, Vol. 25, Issue 3, 페이지 812-819*

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112380764A (zh) * 2020-11-06 2021-02-19 华东师范大学 一种在有限视图下的气体场景端到端快速重建方法
CN112380764B (zh) * 2020-11-06 2023-03-17 华东师范大学 一种在有限视图下的气体场景端到端快速重建方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015152456A1 (ko) 2015-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021073623A (ja) データに基づくインタラクティブ３ｄエクスペリエンス
US8760449B1 (en) Multi-stage fire simulation
KR101244826B1 (ko) 격자와 입자의 상호 작용을 이용한 유체 시뮬레이션 시스템 및 방법
US9947124B2 (en) Motion control of active deformable objects
US9959670B2 (en) Method for rendering terrain
US10242498B1 (en) Physics based garment simulation systems and methods
US9589383B2 (en) Unified position based solver for visual effects
KR20120100421A (ko) 입자간의 상호 작용을 이용한 유체 시뮬레이션 시스템 및 방법
CN115587523B (zh) 高动态空间自适应流体仿真方法、设备及存储介质
US10373373B2 (en) Systems and methods for reducing the stimulation time of physics based garment simulations
KR101538141B1 (ko) 기체 밀도의 보정을 수행하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법
Kim et al. Collaborative visualization of a warfare simulation using a commercial game engine
CN112669423A (zh) 闪电生成方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质
KR101534322B1 (ko) 물질 간의 상호작용을 이용하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법
US20180101975A1 (en) Animating a virtual object
KR101909383B1 (ko) 압축성 볼츠만 해석 기법의 벽면 경계 조건 모델링 방법
Genovese et al. Virtual environment for synthetic smoke clouds generation
KR20220018453A (ko) 인공지능 기반 3차원 불꽃 영상 시뮬레이션 방법 및 장치
KR101566484B1 (ko) 노드와 입자 간의 가중치를 이용하는 유체 시뮬레이션 장치 및 방법
US20150206275A1 (en) Multi-graphics processing unit (gpu)-based multi-physics simulation method and apparatus
CN111921192B (zh) 虚拟对象的控制方法和装置
US8010330B1 (en) Extracting temporally coherent surfaces from particle systems
US20070129918A1 (en) Apparatus and method for expressing wetting and drying on surface of 3D object for visual effects
Parab Multiphysics Synthesis of Blast Phenomenon
US20140303946A1 (en) Analysis device and simulation method

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180703

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190628

Year of fee payment: 5