HLSL Compute Shader를 활용한 SPH 기반 실시간 거품 및 스플래쉬 시뮬레이션 최적화

Q: 이 논문에서 정의한 다중 타입 입자 유체 시뮬레이션이란 무엇인가?

기본 유체 입자 외에 스프레이 및 거품 입자를 추가하여 다양한 유체 효과를 표현하는 시뮬레이션이다. 각 입자 타입별로 밀도, 점성, 생명주기 등의 물리적 특성을 다르게 설정하여 기본 유체 시뮬레이션의 시각적 표현력을 향상시키는 기법을 의미한다.

Q: 실시간 다중 타입 유체 시뮬레이션에서 스프레이와 거품 효과를 구현하는 방법은 무엇인가?

연구 결과, HLSL Compute Shader를 통해 표면 입자를 감지하고 해당 입자의 운동 에너지와 난류 조건을 분석하여 입자 유형을 동적으로 전환함으로써 구현하였다. 여기에 공간 해싱과 더블 버퍼링 기법을 적용하여 GPU 병렬 처리 성능을 극대화하고 실시간성을 확보하였다.

우성연; 김종현

학술대회자료

저자정보: 우성연 (인하대학교) 김종현 (인하대학교)

저널정보: 한국컴퓨터정보학회 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 2025년 한국컴퓨터정보학회 하계학술대회 논문집 제33권 2호

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본 논문에서는 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)와 PBD(Position-Based Dynamics) 기법으로 HLSL Compute Shader를 활용하여 구현한 다중 타입 입자 유체 시뮬레이션을 제안한다. 기존 SPH 시뮬레이션에서 발생하는 이웃 입자 부족 문제와 비압축성 표현에 따른 높은 계산량을 해결하기 위해, 공간 해싱(Hashing) 최적화 및 더블 버퍼링 기법을 도입하였다. 특히 기본 유체 입자 외에 스프레이 및 거품 입자를 추가하고, 표면 입자 운동 에너지와 난류 조건에 따라 입자 유형이 동적으로 전환되는 시스템을 구현하였다. GPU 대규묘 병렬 처리 성능을 활용해 수천 개 입자를 실시간으로 시뮬레이션하며 CPU와 GPU 간 효율적인 데이터 통신으로 고성능 유체 시뮬레이션을 실현하였다.

#유체 시뮬레이션(Fluid simulation) #확산 물질(Diffuse material) #GPU(Graphics processing unit) #컴퓨트 셰이더(Compute shader) #HLSL(High level shader language) #위치기반 유체(Position-based fluids)

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분석 및 수행
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