Open Source im professionellen Einsatz

Besser die Welle machen

30.06.2017

Österreichische Computerwissenschaftler haben es in Zusammenarbeit mit Nvidia geschafft, die Effizienz beim Berechnen von Wellen um mindestens eine Größenordnung zu steigern.

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Realistische Simulationen von Wellen sind hart. Computerwissenschaftler vom Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) und Nvidia haben nun eine neuen Typ von Repräsentation erarbeitet, der auf Prinzipien aus der theoretischen Physik basiert und "mehr visuelle Details" erlaubt, schreibt der Informationsdienst Wissenschaft.

Wasseroberflächen lassen sich nur mit Aufwand modellieren, weshalb Programmierer von Wellen ausgehen, die nicht allzu groß sind. Das genügt für Berechnungen, nicht aber für realistische Computergrafiken. Anstatt die Welle in einem Gitter zu speichern und die Wellenkämme als Punkte zu modellieren, stellen die IST-Wissenschaftler Chris Wojtan und Stefan Jeschke die Wellen als Pakete dar. Solche Wellenpakete enthalten Wellen ähnlicher Länge. Größere Formationen erzeugen die Wissenschaftler, indem sie individuelle Pakete addieren. In der Physik ist das Prinzip bekannt, in der Computergraphik ist es neu.

Zu den Vorteilen gehört, dass die Wissenschaftler so, anders als bei den vorherigen Modellen, auch die Vergangenheit und die Zukunft der Welle simulieren können, ohne dafür Zeitschritte zu benötigen. "Effekte wie Reflektion, Dispersion, Refraktion, Beugung und Dissipation" anzubringen, erfordert zudem nur einen minimalen Zusatzaufwand. Nicht zuletzt ist es ein geringerer Aufwand, die Wellenpakete zu speichern und zu aktualisieren.

Darüber hinaus beschäftigten sich die Forscher mit Kielwasser, also den Spuren, die Schiffe hinter sich her ziehen. Hier gelang es ihnen mit Hilfe der Physik, unwichtige Bewegungen zu ignorieren und so die Berechnungen zu vereinfachen. Auf der Siggraph 2017 wollen sie ihre Erkenntnisse vorstellen, die sie auch in einem Video zusammenfassen. Passend zum Vortrag bieten die Wissenschaftler ein Sandbox Binary und den Quellcode der Version 1.0.0 online an, allerdings nur für Direct X (Windows).

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