Iterative Solvers for Physics-based Simulations and Displays
Olivier Mercier · 2018
La génération d’images et de simulations réalistes requiert des modèles complexes pour capturer tous les détails d’un phénomène physique. Les équations mathématiques qui composent ces modèles sont compliquées et ne peuvent pas être résolues analytiquement. Des procédures numériques doivent donc être employées pour obtenir des solutions approximatives à ces modèles. Ces procédures sont souvent des algorithmes itératifs, qui calculent une suite convergente vers la solution désirée à partir d’un essai initial. Ces méthodes sont une façon pratique et efficace de calculer des solutions à des systèmes complexes, et sont au coeur de la plupart des méthodes de simulation modernes. Dans cette thèse par article, nous présentons trois projets où les algorithmes itératifs jouent un rôle majeur dans une méthode de simulation ou de rendu. Premièrement, nous présentons une méthode pour améliorer la qualité visuelle de simulations fluides. En créant une surface de haute résolution autour d’une simulation existante, stabilisée par une méthode itérative, nous ajoutons des détails additionels à la simulation. Deuxièmement, nous décrivons une méthode de simulation fluide basée sur la réduction de modèle. En construisant une nouvelle base de champ de vecteurs pour représenter la vélocité d’un fluide, nous obtenons une méthode spécifiquement adaptée pour améliorer les composantes itératives de la simulation. Finalement, nous présentons un algorithme pour générer des images de haute qualité sur des écrans multicouches dans un contexte de réalité virtuelle. Présenter des images sur plusieurs couches demande des calculs additionels à coût élevé, mais nous formulons le problème de décomposition des images afin de le résoudre efficacement avec une méthode itérative simple.