Новый 3D алгоритм симуляции воды

Working with 3D-graphics

Хотя 3D графика в компьютерных играх преуспела за последнее время, вода во многих симуляторах реальности пока выглядит неубедительно, особенно если в ней плавают другие объекты.

Новый алгоритм «Position Based Fluids» (PBD) обещает это окончательно исправить. Всё об математической части разработанной сотрудниками компании NVIDIA Miles Macklin и Matthias Müller-Fischer можно почитать здесь. Поведение алгоритма при использовании различных параметров можно посмотреть на этом сравнительном видео.

Будем ждать игрушек с такой вот водой:

via

Tags:

+135
95.7k
94

Маrk Кусhmа Londain

User

March 5, 2019 at 01:00 PM
Levelord, an Ordinary Moscow Resident: Interview with the Creator of Duke Nukem

+29 3.5k 9 11
February 20, 2019 at 03:54 PM
Low-budget stereo rendering in few lines of code (stereogram, anaglyph, stereoscope)

+24 1.9k 15 0
January 22, 2019 at 07:11 PM
The Fall and Recovery of a Mold

+26 1k 1 1

AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More

Ads

Comments 94

Fedcomp April 25, 2013 at 06:57 PM
+6
Выглядит потрясно, но очень прокалываются на пене и отсутствии пузырей в воде. Хотя думаю это вещи относительно просто поправить.
- SovGVD April 25, 2013 at 07:00 PM
  +61
  Главное чтобы отдельную видяшку под воду не пришлось покупать.
  - nick4fake April 26, 2013 at 01:56 AM
    
    +4
    Почему нет? Под воду, волосы и огонь. :)
    - alexpestov April 26, 2013 at 09:49 AM
      
      +1
      
      И под симуляцию одежды!
      - andreyvo April 26, 2013 at 12:15 PM
        
        +9
        
        А у кого не будет именно такой видяшки для симуляции одежды, все персонажи игрушки будут без одежды.
        
        negodnik April 27, 2013 at 05:35 PM
        
        +1
        
        И без волос =0
- Londain April 25, 2013 at 07:17 PM
  +6
  Посмотрите в HD: http://mmacklin.com/pbf_lighthouse.mp4 (32 MB)
  - nazargulov April 25, 2013 at 11:31 PM
    
    0
    На этом видео уже заметны неточности модели.
  - uLow April 26, 2013 at 03:16 PM
    
    0
    а это не та же технология, что на презентации nVidia год назад? www.youtube.com/watch?v=h5mRRElXy-w
- gaelpa April 25, 2013 at 07:35 PM
  +6
  Еще бы добавить смачивание и «намокание» объектов для демки (подозреваю, что сравнительно не сложно).
  - equand April 25, 2013 at 09:25 PM
    
    +1
    Шейдеры. Это точно просто.
    - Mulin April 25, 2013 at 10:28 PM
      
      +2
      
      Как и шейдерную пену
      - 6opoDuJIo April 26, 2013 at 12:07 AM
        
        +2
        
        Одно дело нарисовать а другое дело вычислить место, где необходимо рисование.
        
        Mulin April 26, 2013 at 12:08 AM
        
        0
        
        Я простой алгоритм придумал во время просмотра, думаю для тамошних спецов вообще никакого труда не составит придумать гораздо более уверенный алгоритм
        
        6opoDuJIo April 26, 2013 at 10:26 AM
        
        +2
        
        Простой?
        Если действительно простой — реализуйте.
        А так, идея без реализации стоят ровно столько-же, сколько разговоры за барной стойкой. Это уже избитая тут тема.
        
        Mulin April 26, 2013 at 02:02 PM
        
        +1
        
        Во первых я не в команде разработчиков, что бы реализовывать свои идеи в проекте к которому у меня нет доступа, во вторых если вы действительно сомневаетесь, я, дабы не разводить здесь флуд, могу вам в личку наипсать простейший алгоритм определение позиции генерации пены
        
        6opoDuJIo April 26, 2013 at 03:54 PM
        
        0
        
        Опишете ли вы его мне словесно тут или в личке, это так и останется пустословством. Если у вас есть алгоритм генерации пены, то вы знаете требования для его работы, и т.о. вы можете сами его реализовать, смоделировав условия. Даже если ваша симуляция будет медленнее чем на видео, она покажет что ваш алгоритм работает или не работает. И вовсе необязательно для этого быть в команде разработчиков NVidia.
        
        Mulin April 26, 2013 at 05:14 PM
        
        +1
        
        Называть пустословством то о чем вы вообще не вкурсе, такое же пустословство. Однако хватит разводить флуд ниочем
- Mulin April 25, 2013 at 10:28 PM
  0
  Мне еще понравилось как они аквариумы в реальном времени разрушали
  - Vanok April 28, 2013 at 12:22 AM
    
    +1
    А вот с аквариумами как раз может и красиво, но совершенно не реалистично. Физика воды есть, а вот физика стекла крайне убога, да еще и нет влияния воды на стекло (есть только стекла на воду). Это если докапываться, конечно. А так, да, красиво.
    - Mulin April 28, 2013 at 02:24 AM
      
      –1
      
      Все верно, но я о самом факте реалтамового обсчета разбиения обьекта
ZarkSpb April 25, 2013 at 07:02 PM
+16
Гидродинамика сглаженный частиц — очень мощный аппарат, позволяющий моделировать механическое поведение не только воды, но и почвы, кровеных сосудов, процессы роста растений, плазмотронов, металлов, обрабатываемых фрезами и др.

Извиняюсь за ссылку на ВК, но вот тут можно посмотреть на результаты моделирования этим методом ССЫЛКА Сразу скажу, ресурс не мой.
- Regis April 26, 2013 at 02:29 AM
  +2
  процессы роста растений, плазмотронов
  
  Эх, хотел бы я посмотреть на процесс роста плазмотронов :)
zag2art April 25, 2013 at 07:03 PM
+2
Офигенно!
Scorpi April 25, 2013 at 07:05 PM
+1
Момент с разбиванием аквариума, это… потрясающе!
Не терпится опробовать какую нибудь игру с использованием этой технологии ;D
- foxnet April 25, 2013 at 07:14 PM
  +9
  Симулятор ручейка! Как в детстве)
  - herrmannelig April 25, 2013 at 07:18 PM
    
    +13
    А вот на симуляторе ручейка кто-то сделает свой первый миллион.
    - UFO just landed and posted this here
  - imbeat April 26, 2013 at 08:20 AM
    
    +2
    … и пускать по нему бумажные кораблики.
mib April 25, 2013 at 07:06 PM
+1
Чем больше унифицированных ядер в видео-карте — тем реалистичнее будут вода / дым / трассировка лучей / глобальное освещение / прочие красивые штуки. Именно эти вычисления прекрасно распараллеливаются.
- Rastishka April 25, 2013 at 07:28 PM
  +2
  Мне кажется физику воды все же не так просто распараллелить, так как частицы с одного края могут зависеть от частиц с другого края.
  Это если в одном сосуде и физика «честная».
  
  Для игр конечно можно упрощенную модель сделать (с более вязкой водой).
  - 6opoDuJIo April 25, 2013 at 07:57 PM
    
    +2
    PhysX умеет самостоятельно работать через CUDA, для этого просто нужно поставить где надо «галочку».
  - AlexSelivanoff April 25, 2013 at 09:59 PM
    
    +1
    да вроде всю жизнь её параллелили
Wo1f April 25, 2013 at 07:07 PM
+7
До реальной воды далеко в плане намокания других объектов.
- anyxem April 25, 2013 at 09:01 PM
  +2
  Намокание объектов — это уже не к физике симуляции воды. Достаточно мокрую текстуру (со всеми слоями, шейдерами) наложить в тех местах, где жидкость соприкасалась с объектом. Если жидкости попало много, то она и так стекает согласно этой демке.
  - vertus April 26, 2013 at 01:55 PM
    
    +1
    Ещё нужно отнять объём впитанной воды от общего, если совсем быть точным.
niosus April 25, 2013 at 07:09 PM
+35
Раз уж такая пьянка, то вот ссылочка на видео с кафедры компьютерной графики моего универа. Я уже когда-то кидал, но может не видел кто. Вообще советую просмотреть весь канал.
- kirikm April 25, 2013 at 07:18 PM
  +23
  я думал что вуз российский, хотел удивиться, а потом прочитал название канала
- StiflerWEN April 26, 2013 at 08:42 AM
  +2
  Потрясающе. Если не секрет, в чем создавалось и визуализировалось?
  - niosus April 26, 2013 at 02:06 PM
    
    +5
    Я учусь и работаю не на этой кафедре, но исходя из того, что я знаю, то симулятор называется Coin (Open Inventor). Это объектно-ориентированная библиотечка для программирования графики. Подробнее можно посмотреть во вводной лекции.
    
    Сам метод от и до написан на с++, но подробностей я не знаю. Как бы там ни было, как в любой физической симуляции воды, скорее всего, дискретизировались уравнения Навье Стокса, но как — это уже нужно читать соответстующую публикацию.
    В общем-то, если у хабрасообщества есть интерес, я могу ее найти и перевести (если она конечно в открытом доступе).
    
    Вообще, кому интересно вот сайт каферды со всеми лекциями, которые можно самостоятельно почитать и разобраться. Я недавно сдавал этот предмет, на лекции не ходил, учил неделю перед экзаменом и сдал на отлично, так что лекции вполне подъемные при должном желании.
    Вас интересуют разделы Advanced Computer Graphics и Simulation in Computer Graphics
- godmode_on April 26, 2013 at 10:58 AM
  +2
  Впечатляет!
kirikm April 25, 2013 at 07:16 PM
+8
Очень круто.
Только кролике выглядит скорее как желе чем вода.
- oxyum April 26, 2013 at 04:43 PM
  0
  Мне показалось, что это очень жидкое масло. :)
zorge_van_daar April 25, 2013 at 07:18 PM
+4
В принципе, вывод достаточно прост: хочешь красивую воду — пиши воксельный движок. А одна из основных их проблем – производительность. Даже учитывая уменьшение количества вокселей за счет увеличения их размера.
Кстати, в варианте с маяком вспомнился последний биошок, но там море было до горизонта и оно съело бы всю мощность современного железа. Хотя, возможно, за счет отсечения невидимых планов и загрубления рассчетов при удалении получилось бы ничего.
- Nashev April 26, 2013 at 07:19 PM
  +1
  Вы случайно воксели с партиклами не перепутали?
UFO just landed and posted this here
- Rastishka April 25, 2013 at 07:30 PM
  +6
  Почти уверен что у niosus не реалтайм рендер, потому можно более точно просчитывать частицы.
  - niosus April 25, 2013 at 07:35 PM
    
    +5
    Да, вы правы, то видео, что у меня — не реалтайм. И это объясняет так же почему вода более вязкая в видео в теме. Вязкость позволяет использовать более грубую разностную схему. Для того, чтобы запускать все это в реалтайм это важно.
- int_index May 1, 2013 at 04:20 PM
  0
  В некоторых играх и реки крови симулировать уместно будет.
AYrm April 25, 2013 at 07:25 PM
+4
У меня дежавю или я это пару лет назад уже видел.
Indexator April 25, 2013 at 07:28 PM
+7
Меня в свое время поразил рендер в реальном времени на этом видео: www.youtube.com/watch?v=OiGADgezjC8 Да и до сих пор поражает…
- Fedcomp April 25, 2013 at 08:21 PM
  +3
  Ну тут все же шейдеры.
Seter17 April 25, 2013 at 07:32 PM
0
Наверно глупый вопрос: все просчитывается в реальном времени?
- soulburner April 25, 2013 at 08:28 PM
  +1
  В видосе указано число FPS, что было бы бессмысленно в случае пререндера. Но! Не понятно, на каком компе это дело…
  - nadenok April 25, 2013 at 09:14 PM
    
    +2
    там указана видяха
UFO just landed and posted this here
- ideator April 25, 2013 at 07:52 PM
  +35
  Люди, которые радовались переходу с CGA на EGA считают ваш комментарий немного напыщенным.
  - UFO just landed and posted this here
Kovu April 25, 2013 at 08:15 PM
+2
Остается надеется, что PhysX будет использоваться в большем количестве игр. Пока, к сожалению, их мало и большая часть из них не достойны внимания.
- Fedcomp April 25, 2013 at 08:28 PM
  0
  Насколько я понимаю PhysX работает только на видеокартах чипа Nvidia, могу ошибаться.
  - Lertmind April 25, 2013 at 09:14 PM
    
    +1
    Ошибаетесь, это кажется самый популярный кроссплатформенный физический движок, потом идёт Havok. На видеокартах от NVIDIA просто есть аппаратная поддержка.
    - Lertmind April 25, 2013 at 09:22 PM
      
      +1
      
      Уточню, PhysX самый популярный среди игр с большим бюджетом. Среди других популярен Bullet.
    - Kovu April 25, 2013 at 10:39 PM
      
      +1
      
      Частично он прав. Полноценный PhysX с аппартным ускорением работает только на картах NVIDIA, причем даже заблокирована возможность просчитывать физику на карте Нвидиа, а графику на карте другого производителя. Раньше выпускались патчи для дров, позволяющие активизировать PhysX в системах с видеокартами от АМД, но давно уже новых версий патчей не появляется.
      www.nvidia.ru/object/physx_faq_ru.html
      То, что показано в демке явно будет только в системах с аппаратным ускорением, там где его не будет, все будет выглядеть гораздо проще. Что касается консолей, то судя по новостям у PlayStation4 вполне может быть и полноценная аппаратная поддержка PhysX, не смотря на железо на AMD. Т.к. в принципе с технической стороны препятствий нет никаких заставить PhysX аппаратно ускорятся на железе от AMD. Вопросы тут только финансовые.
infi April 25, 2013 at 08:17 PM
+1
Жалко что они демки сами не выкладывают, я бы с аквариумом поигрался.
Кстати, вот тут тоже риалтайм на 1 GPU в 2010 году (кажется еще и в 3D) www.youtube.com/watch?v=1JrM4ujLY_A&hd=1
soulburner April 25, 2013 at 08:24 PM
0
Круто. Но смущает подход, т.к. в игрушках объемы воды как правило куда больше, да и кроме воды — еще куча всякого разного…
Evengard April 25, 2013 at 09:50 PM
+1
Почему капли воды не остаются на объектах?
- ZarkSpb April 25, 2013 at 09:59 PM
  +1
  Думаю, потому, что тут моделируется вода, а не смачиваемость ею поверхностей.
- drew April 26, 2013 at 03:31 AM
  +1
  Капли воды движутся с одинаковой скоростью, особенно заметно на аквариуме с постаментом.
- Rational_Yurij April 26, 2013 at 07:57 AM
  +1
  Похоже, что смачивание вообще игнорируется.
Stitch April 25, 2013 at 10:36 PM
0
В документе по ссылке не увидел ничего принципиально нового. А вот адекватно плавающие объекты было бы интересно увидеть. А сам алгоритм достаточно простой и 1300 раз реализованный, с небольшими модификациями, да вот хотя-бы http://wonderfl.net/c/pKTB.
- Kovu April 26, 2013 at 12:47 AM
  +1
  Тут смысл не в том, что разработан новый алгоритм, которого нигде не было и ничего подобного мы даже близко не видели. Видели и лучше, но не в играх. NVIDIA в данном случае показывает новые возможности своего физического движка для игр. Таким образом разработчики игр получают в руки готовый инструмент для создания подобной воды в своих играх.
- Rational_Yurij April 26, 2013 at 07:59 AM
  +2
  Адекватно плавающие объекты требуют просчета гидростатического давления. В показанных иллюстрациях его, похоже, нет.
  Ниже я обратил внимание на то, что при расстреле аквариума струя вытекающей воды не меняется с изменением уровня воды в аквариуме.
designiac April 26, 2013 at 12:05 AM
+6
Вот бы в Корсаров да с такой водой :)
UFO just landed and posted this here
- burjui April 26, 2013 at 01:23 AM
  +2
  Вблизи моделировать маленькими, вдали — большими. Этакий LOD для физики. Такие сцены надо или показывать издали, чтобы шло на большем числе компов и выглядело пафоснее, или рендерить заранее.
  - UFO just landed and posted this here
    - Kovu April 26, 2013 at 02:07 AM
      
      +3
      
      Шариков-то в демках на финальных визуализациях не видно. Они показываются скорее для демонстрации того, для каких объемов воды рассчитывается взаимодействие с другими единичными объемами и твердыми телами, а в итоге окончательное местоположение в тот или иной момент времени. Окончательно же каждый единичный объем в виде шарика не отрисовывается-то.
- Kovu April 26, 2013 at 01:43 AM
  +1
  Хватит-не хватит. Прежде чем об этом говорить, надо понять сколько этой памяти нужно. Так же моделирование и визуализация в играх должна быть качественной и подробной близкой к игроку, а чем дальше от него, тем проще они могут быть. Памяти же на видеокартах сейчас довольно много.
  Да и это просто очередное развитие физического движка для игр и призвано оно не сделать какие-то точные лабораторные расчеты, а показать более реалистичную воду в играх по сравнению с той, которую мы видим сейчас. Хотя сейчас PhysX и в текущем виде мало где где используется полностью. К слову, в Крайзисе 3 PhysX вообще не используется.
- Rational_Yurij April 26, 2013 at 07:57 AM
  +1
  Использовать тот же подход, что и при разбиении объектов на вокселы: крупные массы воды, не контактирующие с другими объектами (в т.ч. атмосферой) моделировать крупными субъединицами, мелкие порции воды, контактирующие с другими телами и/или отрывающиеся от основных масс — более мелкими субъединицами. Но при моделировании больших объемов все равно нужно будет на каком-то этапе переходить от частиц к геометрии+ текстурам (начиная с той дальности, где зритель разницы не заметит)
4umak April 26, 2013 at 05:26 AM
+2
Так и не понял, чем это лучше того, что нам уже показывали два года назад
- Protos April 26, 2013 at 07:01 AM
  +1
  автор статьи написал же, почитайте там, вот и ответ! (
Protos April 26, 2013 at 06:58 AM
0
Может кто игру про серфинг напишет? м?
Rational_Yurij April 26, 2013 at 07:53 AM
+7
Это выглядит «неплохо», но на воду похоже лишь отчасти. Сразу же бросается в глаза:
1) отсутствие поверхностного натяжения (в некоторых сценах вода разлетается не на брызги, а на «сопли»
2) отсутствие смачивания поверхностей
3) Отсутствие гидростатического давления (дальность полета и сила струи из разбитого аквариума не зависит от высоты столба оставшейся в аквариуме жидкости).
- Kovu April 26, 2013 at 11:07 AM
  +1
  Да и вязкость явно не соответствует воде. Сильно больше.
  До развития воды в играх до уровня «несоответствия по сравнению с реальностью не бросаются в глаза» еще очень далеко. Но печально не это, а то, что в современных играх даже близко к демке ничего не встречается. Все очень и очень убого.
  - XtouRusX April 26, 2013 at 05:10 PM
    
    0
    В Half-Life 2, вода на первый взгляд выглядела красиво, и объекты в ней плавали тоже очень реалистично, но вот брызги все портили, и вид на океан с высоты, когда было видно что волны рисуются квадратными полигонами. В каком-то томб райдере было реализовано намокание, но вот не помню только самой Лары ) или же всех объектов. Так в целом и получается, что где-то красиво выглядит, где-то красиво переливается, а все вместе так и нет (
willson April 26, 2013 at 12:10 PM
–1
фу, в майнкрафте реалистичнее!
- willson April 26, 2013 at 03:53 PM
  0
  Удивительные люди… Как будто я им наврал.
xaoc80 April 26, 2013 at 12:20 PM
+1
Насколько я понял, глянув статью по ссылке, это одна из модификаций SPH. Знаю ребят, которые смазочный слой в подшипниках скольжения этим методом пытаются моделировать.
iago April 26, 2013 at 12:20 PM
+4
Эх, а я помню восторг от воды в Age of empires 3 — она тогда казалась такой реалистичной! Или даже раньше — в Morrowind.
- Fedcomp April 27, 2013 at 01:58 PM
  +1
  В Morrowind действительно хорошая вода была.
  - iago April 29, 2013 at 12:10 PM
    
    +1
    Помню, начитался про воду, побежал за диском от 1С — а вода выглядит как говно. Потом только узнал, что такое пиксельные шейдеры и почему Geforce 2MX 400 не держит их :)
BrownTrigger April 26, 2013 at 05:19 PM
+1
Временами на кисель похожа эта вода
Quber April 28, 2013 at 04:57 PM
–2
Ооооо нет! Гигантский кролик из океана! Стивен Кинг came back!!!
Michael134096 July 28, 2013 at 12:56 PM
+1
Самая красивая вода, что я видел в жизни — в Dear Esther. (Там и небо самое красивое, и скалы, и пещеры, и кристаллы и вообще природа)