作者 | 张心欣编辑 | 维克多利用流体动力学制作视觉特效|还在满足“小池塘”模拟？这篇图形学论文征服了汪洋大海！UBC博士：一起来“整”个世界( 二 )

形象地说，是将“效果”传递到一个”无穷大“的海面上，并借由边界元海水的仿真，真实地创造了一个比三维解算深得多的”深海“ 。为近海面处水体的运动，提供了正确的运动边界条件。

图注：左：SWE的结果，波形、波速与参考解三维NS仿真相去甚远。中：参考解，三维NS仿真。右：BEM计算的结果。
对比一些顶级的影视技术公司曾采用的用shallowwater（潜水方程）来做海水拓展的技术方案。如上图所示，采用边界元以及伯努利方程这种建模方法得到的流体运动则和参考解十分吻合，同时大大降低了计算量。为什么shallowwater效果不好，泽森科工的研究者表示：“潜水方程由于在对纳维-斯托克斯方程简化的过程中做了过多简化假设（比如流体速度在y方向一致），所得出的结果，即使在不太深的水体运动中，也与真实解相去甚远，难以捕捉大范围水体的真实运动。 ”对于纳维尔斯托克斯方程的求解历久弥新，看来基于物理的计算仍然是人们再现自然现象的最佳手段。

图注：上：BEM+FLIP 。中：参考解三维FLIP仿真（真心疼这台机器）。下：基于波动方程的仿真。
在与其它基于波方程求解的对比中，研究者们发现，采用BEM+FLIP求解的方案，既能得到准确的波形，也能得到更多的水流细节。

化有界为无界，便可以追求拟真的更高境。如上图中，可以看到前面的船产生的浪花甚至会影响到后面船体产生的浪花形态。

由于边界元方法给出的速度场是等效于体积求解的，虽然未知量只定义在边界上，却可以在整个体积内用边界积分方法得出任意点的正确流速，这使得对获得的仿真数据进行后期加工成为了可能。
如上述动图所示，运用此方法，可以和任何标准化制作流程一样通过后期再对流体进行泡沫（whitewater）仿真解算来增加额外的细节和真实感。 3
谁是张心欣？这篇论文的作者之一是张心欣，是一个计算机图形科学的研究者和创业者。他曾经在世界顶尖的动画工作室皮克斯实习；在全球领先的视觉效果公司维塔数码（wetadigital）从事研发，间接参与《霍比特人3：五军之战》的制作。张心欣博士毕业于加拿大英属哥伦比亚大学（UBC），导师是AutoDesk的首席科学家RobertBridson 。加拿大的求学经历和该国完整的图形软件产学研环境(Autodesk ， SideFX ， ZivaDynamics等都是加拿大企业）对其产生了技术产业转化的影响.毕业后工作于皮克斯和Lytro 。

2018年，陈宝权教授邀请他回国加入北京电影学院未来影像高精尖创新中心。在北京电影学院期间，曾研究撰写论文“EfficientandConservativeFluidswithBidirectionalMapping” ，并成功发表在SIGGRAPH2018会议上。张心欣博士是计算机图形学领域的专家和技术高手，有感于中国学术界在顶级科研上已不乏卓越贡献，中国在相关软件技术的产业落地方面仍然乏善可陈。他创立深圳泽森软件科技有限公司，将学术科研融入工具平台之中，希望为相关产业的软件工具研发贡献一份中国力量。 “泽森公司自主研发的ZENO节点化计算平台，致力于降低计算机图形学门槛，让更多的创想工作者能够实现逼真的仿真模拟。 ”4