计算机科学家为SIGGRAPH 2023带来令人着迷的新方法
3D光雕塑。海啸席卷海滩。预览彩色纹身。奥地利科学技术研究所 (ISTA) 的Bickel和Wojtan小组向2023 年 SIGGRAPH 会议做出的贡献解决了各种令人印象深刻的经典和新颖问题。虽然他们的重点范围从计算机图形到制造方法，但计算机科学家们团结一致，寻找具有成本效益的创新解决方案并为用户提供支持。
SIGGRAPH 是全球顶级的计算机图形和交互技术年度盛会，汇集了该领域的最新发展。今年，奥地利科学技术研究所(ISTA)的科学家再次广泛参与。
PCBend：3D 光雕塑的新无障碍管道
在当今时代，光作为设计、艺术和建筑元素的重要性是无可争议的。然而，对于普通用户来说，设计和制造光覆盖的 3D 物体既昂贵又乏味。这个问题引起了ISTA Bickel 小组的博士生 Manas Bhargava 的注意，他着手开发一种易于使用且价格实惠的管道来创建和制造此类结构。现在，Bhargava 和 ISTA 以及法国洛林大学的同事推出了 PCBend，这是一个可以实现这一目标的系统。
与弯曲 (3D) 电路不同，平面 (2D) LED 电路板价格便宜且易于生产。为了保持低成本并利用现有的制造链，该团队首先找到了一种“扁平化”目标对象设计的方法。“展开由三角形组成的 3D 物体是一个经典问题，解决方案的灵感来自于折纸，”Bhargava 解释道。“但我们还必须考虑两个三角形之间的电路连接所施加的物理限制——与折叠纸不同，它们可能会破裂。” 该团队利用木工技术制造了特殊的铰链，可以使印刷电路板弯曲而不会切断电路。该团队的方案进一步解决了电路布局问题，将所有 LED 沿一条路径连接起来。
一旦设置了 2D 设计网格，就会进行制造，并且用户重新组装和编程光图案。“我们的流程易于使用，因此其他人可以轻松尝试自己的想法，”Bhargava 继续说道。“我迫不及待地想看看他们会做什么!” 可能的应用包括艺术、戏剧和音乐会的表演元素。
新的波浪模拟方法连接深水和浅水 下
一个项目将潜入以前无法到达的深度。描述流体运动的方程自 1800 年代以来就已为人所知。然而，虽然数学上很漂亮，但这些方程的计算成本太高，无法用于水波模拟。因此，过去，科学家和图形设计师转向艾里理论(该理论完美地描述了深水中的波浪模式)或浅水方程(可以处理海岸附近的任何事物)。每个人都在各自的领域表现出色，但在其他领域却失败了。以前，图形专家必须选择一种类型的方程并使用附加效果来隐藏任何明显的视觉错误。现在，克里斯·沃伊坦教授与长期合作者、ISTA 校友 Stefan Jeschke 一起提出了第一个能够模拟深水和浅水效应以及深水和浅水之间相互作用的实用方法。本质上，他们将这两种模型结合起来，利用每种模型的优点，同时最大限度地减少它们的缺点。
虽然从某种意义上说，合作者所做的就是将模型“粘合”在一起，但决定在哪里使用哪个模型(即深水和浅水的构成)需要技巧和对模型背后的数学方程的深刻了解。“模拟的深度不仅仅是从表面到地板的距离，”Wojtan 解释道。“波长——一个波峰到下一个波峰的距离——也发挥了作用。” 通过他们的新方法，该团队可以模拟以前无法实现的效果，例如淹没海滩的深水海啸或沿着海岸线行驶的船只的尾迹，所有这些都是实时的。“在实际层面上，新模型仍然非常适合并行处理，使我们能够在现代图形处理单元上实现实时帧速率，”Jeschke 补充道。
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