الرسوم المتحركة السلسة

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
مثال على رسوم متحركة سائلة تم إنشاؤها من خلال المحاكاة

يشير مصطلح "الرسوم المتحركة للسوائل" إلى تقنيات رسومات الحاسوب المستخدمة في توليد رسوم متحركة واقعية للسوائل، مثل الماء والدخان. [ 1 ] تركز هذه الرسوم عادةً على محاكاة السلوك البصري النوعي للسائل، مع إيلاء اهتمام أقل للنتائج الفيزيائية الدقيقة، على الرغم من أنها غالبًا ما تعتمد على حلول تقريبية لمعادلات أويلر أو معادلات نافيير-ستوكس التي تحكم فيزياء السوائل الحقيقية. يمكن تنفيذ الرسوم المتحركة للسوائل بمستويات مختلفة من التعقيد، بدءًا من الرسوم المتحركة عالية الجودة التي تستغرق وقتًا طويلاً للأفلام أو المؤثرات البصرية، وصولًا إلى الرسوم المتحركة البسيطة والسريعة للرسوم المتحركة في الوقت الفعلي ، مثل ألعاب الحاسوب. [ 2 ]

العلاقة بديناميكيات الموائع الحسابية

يختلف تحريك السوائل عن ديناميكيات السوائل الحسابية (CFD) في أن تحريك السوائل يستخدم في المقام الأول للتأثيرات البصرية، بينما تستخدم ديناميكيات السوائل الحسابية لدراسة سلوك السوائل بطريقة علمية دقيقة.

تطوير

محاكاة سائلين ذوي لزوجة مختلفة

بدأ تطوير تقنيات تحريك السوائل القائمة على معادلات نافيير-ستوكس في عام 1996، عندما قام نيك فوستر وديميتريس ميتاكساس [ 3 ] بتطبيق حلول لمعادلات نافيير-ستوكس ثلاثية الأبعاد في سياق رسومات الحاسوب، مستندين في عملهما إلى ورقة بحثية علمية في ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) لهارلو وويلش من عام 1965. [ 4 ] وحتى ذلك الحين، كانت تُستخدم في المقام الأول مجموعة متنوعة من الطرق الأبسط، بما في ذلك أنظمة الجسيمات المخصصة، [ 5 ] وتقنيات الأبعاد المنخفضة مثل حقول الارتفاع، [ 6 ] وحقول الضوضاء المضطربة شبه العشوائية. [ 7 ]

في عام ١٩٩٩، نشر جوس ستام طريقة "السوائل المستقرة" [ ٨ ] ، التي استغلت تقنية الحمل شبه اللاغرانجية والتكامل الضمني للزوجة لتوفير سلوك مستقر بشكل مطلق. وقد أتاح ذلك استخدام خطوات زمنية أكبر بكثير، وبالتالي إجراء عمليات محاكاة أسرع. وقد قام رونالد فيدكيو وزملاؤه بتوسيع هذه التقنية العامة لتشمل التعامل مع دخان أكثر واقعية [ ٩ ] ونيران [ ١٠ ] ، بالإضافة إلى محاكاة ثلاثية الأبعاد معقدة للمياه باستخدام متغيرات من طريقة مجموعة المستويات [ ١١ ] [ ١٢ ] .

ومن بين الباحثين الأكاديميين البارزين في هذا المجال جيري تيسندورف، وجيمس إف. أوبراين ، ورون فيدكيو ، ومارك كارلسون، وجريج تورك ، وروبرت بريدسون ، وكين موسيث، وجوس ستام .

برمجة

تُطبّق العديد من برامج الرسومات الحاسوبية ثلاثية الأبعاد تقنيات تحريك السوائل. يُعدّ RealFlow برنامجًا تجاريًا مستقلًا يُستخدم لإنتاج المؤثرات البصرية في الأفلام والبرامج التلفزيونية والإعلانات التجارية والألعاب. يُطبّق RealFlow مُحلِّل جسيمات ضمنية سائلة (FLIP؛ وهو امتداد لطريقة الجسيمات في الخلية )، وشبكة هجينة، وطريقة جسيمات تُتيح ميزات متقدمة مثل الرغوة والرذاذ . يُعدّ كلٌّ من Maya و Houdini برنامجين تجاريين آخرين للرسومات الحاسوبية ثلاثية الأبعاد يُتيحان تحريك السوائل.

بلندر هو برنامج مفتوح المصدر للرسومات الحاسوبية ثلاثية الأبعاد، كان يستخدم طريقة لاتيس بولتزمان القائمة على الجسيمات لتحريك السوائل [ 13 ] حتى دمج مشروع مانتافلو مفتوح المصدر في عام 2020 مع مجموعة واسعة من متغيرات حل نافيير-ستوكس. [ 14 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بريدسون، روبرت. محاكاة السوائل لرسومات الحاسوب (  الطبعة الثانية). مطبعة سي آر سي.
  2. ↑ ماستين، غاري أ.؛ واتربيرغ، بيتر أ.؛ ماريدا، جون ف. (مارس 1987). "توليف فورييه لمشاهد المحيط" (ملف PDF) . مجلة IEEE لرسومات الحاسوب وتطبيقاتها . 7 (3): 16-23 . doi : 10.1109/MCG.1987.276961 . S2CID 1330805. مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 5 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 أغسطس 2014 . 
  3. ↑ فوستر، نيك؛ ميتاكساس، ديمتري (1996-09-01). "الرسوم المتحركة الواقعية للسوائل". النماذج الرسومية ومعالجة الصور . 58 (5): 471-483 . CiteSeerX 10.1.1.331.619 . doi : 10.1006/gmip.1996.0039 . 
  4. ↑ هارلو، فرانسيس هـ.؛ ويلش، ج. إيدي (1965-12-01). "الحساب العددي لتدفق سائل لزج غير قابل للانضغاط ذي سطح حر، متغير مع الزمن" . فيزياء السوائل . 8 (12): 2182-2189 . Bibcode : 1965PhFl....8.2182H . doi : 10.1063/1.1761178 . ISSN 0031-9171 . 
  5. ↑ ريفز، دبليو تي (1983-04-01). "أنظمة الجسيمات - تقنية لنمذجة فئة من الكائنات الضبابية". معاملات ACM للرسومات . 2 (2): 91-108 . CiteSeerX 10.1.1.517.4835 . doi : 10.1145/357318.357320 . ISSN 0730-0301 . S2CID 181508 .   
  6. ↑ كاس، مايكل؛ ميلر، جافين (1990-01-01). "ديناميكيات الموائع السريعة والمستقرة لرسومات الحاسوب". وقائع المؤتمر السنوي السابع عشر حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . SIGGRAPH '90. نيويورك: ACM. ص 49-57 . doi : 10.1145/97879.97884 . ISBN  978-0897913447. S2CID 12925789 . 
  7. ↑ ستام، جوس؛ فيومي، يوجين (1993-01-01). "حقول الرياح المضطربة للظواهر الغازية". وقائع المؤتمر السنوي العشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . سيغراف 93. نيويورك: ACM. ص 369-376 . doi : 10.1145/166117.166163 . ISBN  978-0897916011. S2CID 1618202 . 
  8. ↑ ستام، جوس (1999-01-01). "السوائل المستقرة". وقائع المؤتمر السنوي السادس والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - سيغراف 99. نيويورك: مطبعة ACM/شركة أديسون-ويسلي للنشر. الصفحات 121-128 . doi : 10.1145/311535.311548 . ISBN  978-0201485608. S2CID 207555779 . 
  9. ↑ فيدكيو، رونالد؛ ستام، جوس؛ جنسن، هنريك وان (1 يناير 2001). "محاكاة مرئية للدخان" . وقائع المؤتمر السنوي الثامن والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . SIGGRAPH '01. نيويورك: ACM. الصفحات 15-22 . CiteSeerX 10.1.1.29.2220 . doi : 10.1145/383259.383260 . ISBN   978-1581133745. S2CID 7000291 . 
  10. ↑ نغوين، دوك كوانغ؛ فيدكيو، رونالد؛ جنسن، هنريك وان (1 يناير 2002). "النمذجة والتحريك القائم على الفيزياء للنار". وقائع المؤتمر السنوي التاسع والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . SIGGRAPH '02. نيويورك: ACM. الصفحات 721-728 . doi : 10.1145/566570.566643 . ISBN  978-1581135213. S2CID 356538 . 
  11. ↑ فوستر، نيك؛ فيدكيو، رونالد (1 يناير 2001). "التحريك العملي للسوائل" . وقائع المؤتمر السنوي الثامن والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . سيغراف 2001. نيويورك، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: ACM. الصفحات 23-30 . CiteSeerX 10.1.1.21.932 . doi : 10.1145/383259.383261 . ISBN   978-1581133745. S2CID 8782248 . 
  12. ↑ إنرايت، دوغلاس؛ مارشنر، ستيفن؛ فيدكيو، رونالد (1 يناير 2002). "تحريك وتجسيد أسطح المياه المعقدة". وقائع المؤتمر السنوي التاسع والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية . SIGGRAPH '02. نيويورك: ACM. الصفحات 736-744 . CiteSeerX 10.1.1.19.6229 . doi : 10.1145/566570.566645 . ISBN   978-1581135213. S2CID 1233095 . 
  13. ↑ "Doc:2.4/Manual/Physics/Fluid - BlenderWiki" . wiki.blender.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 يناير 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2016 .
  14. ↑ "مرجع/ملاحظات الإصدار/2.82 - ويكي مطوري بلندر" . wiki.blender.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10-06-2020 .