A Model for Water Droplet using Metaball in the Gravitation Force

메타볼을 이용한 중력장내의 물방울 모델

Till now there are several rendering models for water and simulating other fluids and their dynamics. Especially in order to generate a curved surface of flexible objects such as liquid and snow, the implicit metaball formulation is widely used in favor of its simplicity and flexibility. This paper proposes one excellent method for generating water droplets, which would be deformed in gravitation field. In previous works, a water droplet was simply represented by approximated curved surfaces of a symmetric metaball. Thus the final result of the rendered water droplet was far from a realistic droplet, because they do not consider the gravitational effect in droplets. We propose a new metaball model for rendering water droplets placed on an arbitrary surface considering the gravitation and friction between droplet and plate. Our new metaball model uses a new vector field isosurface function to control the basic scalar metaball with respect to the norm of gravitational force. In several experiments, we could render a photo-realistic water droplets with natural-looking shadows by applying ray-tracing.

현재까지 불과 같은 유체를 렌더링하기 위한 많은 모델들이 개발되었다. 특히 메타볼은 단순성과 유동성의 특정으로 인해 눈이나 물과 같은 유체의 곡면을 모델링하기 위한 기법으로 많이 사용되어졌다. 본 논문은 중력장내에서 변형되는 물방울을 모델링하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 이전의 연구에서 물방울은 단순한 메타볼에 의해 표현되었다. 물방울에 중력이 고려되지 않았기 때문에 렌더링 결과는 실제적인 물방울의 형태를 표현할 수 없었다. 우리는 기존의 메타볼에 실세계의 중력과 마찰력을 고려함으로서 평탄한 지면위에 놓여진 물방울의 형태를 생성하는 새로운 방법을 보여준다. 본 연구의 새로운 메타볼 모델은 이전의 메타볼이 가지는 스칼라 공간의 isosurface값을 중력을 고려한 벡터 공간으로 이동하여 얻어진다. 결과로서 광선 추적 기법과 물방울의 그림자 형성을 통해 실제적인 물방울의 형태를 렌더링한다.