Quando i progettisti selezionano un metodo per simulare l'acqua e le onde, devono scegliere tra calcolo veloce o effetti realistici; i metodi più moderni sono in grado di ottimizzare solo l'uno o l'altro. Ora, un metodo sviluppato dai ricercatori dell'Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) e NVIDIA colma questa lacuna. Il loro metodo di simulazione è in grado di riprodurre interazioni complesse con l'ambiente e piccoli dettagli su aree enormi, il tutto in tempo reale. Inoltre, la costruzione di base del metodo consente ai grafici di creare facilmente effetti artistici. Gli autori presenteranno il loro lavoro alla conferenza annuale di punta per la computer grafica:SIGGRAPH 2018, dove i ricercatori di IST Austria presentano un totale di cinque diversi progetti.

Le attuali simulazioni delle onde d'acqua si basano su uno dei due metodi disponibili. I metodi basati su Fourier sono efficienti, ma non può modellare interazioni complicate come l'acqua che colpisce la costa di un'isola. Metodi numerici, d'altra parte, può simulare un'ampia gamma di tali effetti, ma sono molto più costosi dal punto di vista computazionale. Di conseguenza, "scene con dettagli a livello di onde minuscole e con interazioni ambientali a livello di isole lunghe un chilometro erano impossibili o del tutto impraticabili, "dice Chris Wojtan, professore all'IST Austria. "Il nostro metodo rende possibile quell'ampiezza di scala e gamma, in tempo reale." Il team dietro il nuovo metodo comprende Tomáš Skřivan di IST Austria, così come Stefan Jeschke, Matthias Müller-Fischer, Nuttapong Chentanez, e Miles Macklin di NVIDIA, oltre a Wojtan.

Raggiungere tutto questo ha richiesto ingegnosità, così come una profonda comprensione della fisica di base coinvolta. "Abbiamo codificato le onde con parametri fisici diversi rispetto alle persone utilizzate in precedenza, " spiega Wojtan. "Essenzialmente, questo ci ha dato valori che sono cambiati molto più lentamente, che è ciò che ci ha permesso di simulare piccoli dettagli a una risoluzione molto grande." Questi dettagli rendono possibile una varietà di effetti che in precedenza erano irraggiungibili o estremamente costosi dal punto di vista computazionale, come oggetti che atterrano realisticamente nell'acqua (o anche migliaia di oggetti che atterrano contemporaneamente), o l'acqua che si riflette sui lati di una barca in movimento.

Jeschke, primo autore ed ex postdoc IST Austria, sottolinea le possibili applicazioni nella creazione di simulazioni dettagliate e artistiche, ad esempio per i giochi, film o programmi di realtà virtuale. "La combinazione di gamma, dettaglio, e la velocità di calcolo rappresenta un grande passo avanti per il settore, " dice. "Inoltre, a causa di come codifichiamo la nostra simulazione, è facile manipolarlo e modellare il flusso dell'acqua in ambienti diversi come fiumi o oceani. Il nostro metodo consente agli artisti di "sovrascrivere" facilmente la natura, e creare scene più velocemente che mai." Il team ha già progettato uno di questi strumenti:il "wave-painter" funziona come il pennello in un programma di disegno, aumentando l'altezza delle onde mentre l'artista "disegna" su una particolare area. Il wave-painter può anche essere adattato per creare onde che scorrono in una direzione particolare come si vede nei fiumi, Per esempio.