SPHのレイトレーシング可視化

SPHのレイトレーシング可視化 †

ParaViewを使用して、SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)の結果である点群を、レイトレーシング・レンダリング(OSPRay)で写実的に可視化できます。

ここでは、ダムブレークのSPHの結果をサンプルにして、レイトレーシングの可視化を行います。

※このダムブレークのシミュレーションは、SPlisHSPlasHのサンプルです。計算手順は、SPH法の可視化をご覧ください。

サンプルのダウンロード †

ダムブレークのSPHの結果を下記からダウントードし、適当な場所に解凍してください。

DamBreakModel.zip

SPH結果の読み込みとPoint Gaussian表示 †

ParaViewを起動し、"Open"アイコンから、"Open File"窓で、データを解凍したフォルダに移動します。

ファイル名に連番の付いた時系列データは、"ファイル名_..vtk"のように表示され、これを読み込むと時系列データとして読み込まれます。

ここでは、

 ParticleData_Fluid_..vtk

を選択します。

"Apply"ボタンを押し、色付けを"velocity"、表現を"Point Gaussian"として、

|Gaussian Radius| 0.02|

に設定し、さらに時間を進めると、以下のように表示されます。

SPH Volume Interpolation †

SPHの結果は、点群なので、一度、ボリューム(3次元の画像データ）に補間します。これには、SPH Volume Interpolatorフィルターを使用します。

 Filters > Point Interpolation > SPH Volume Interpolator

をクリックします。

"Array Selections"以下を次のように設定します。

• Density Array: density
• Mass Array: None
• Cutoff Array: None
• Spatial Step: 0.04

また、"Volume Parameters"で、解析領域を囲むバウンディングボックスとその解像度を、以下のように指定します(解析領域の座標はあらかじめ調べておく必要があります）。

• Show Box: チェック外す
• Origin: -2, 0, -0.75
• Scale: 4, 3, 1.5

"Apply"ボタンを押し、表現を"Volume"にすると以下のように、ボリュームレンダリングで表示されます。

等値ボリューム †

レイトレーシングで描画するためには、さらに、水面を表現する面形状を抽出する必要があります。このためには、等値ボリュームを抽出する"Iso Volume"フィルターを使用します。

 Filters > Alphabetical > Iso Volume

をクリックし、

• Input Scalars: Shepard Summation
• Minimum: 0.1

と設定してから、"Apply"すると、以下のように表示されます。

レイトレーシング・レンダリング †

レイトレーシングに必要な、水面形状が取り出せたので、次は、レイトレーシングの設定をします。

"Pipeline Browser"で"IsoVolume1"を選択状態にし、"Ray Tracing"を以下のよう設定します。

• Material: water

また、"Ray Traced Rendering"で"Enable Ray Tracing"にチェックを入れ、

• Back End: OSPRay pathtracer
• Samples Per Pixel: 5
• Denoise: チェック入れる

とすると、下図のように描画されます。なお、ビューアの背景色が黒などの暗い色の場合は、よく見えないかもしれません。

　　 動画にすると以下のようになります。