<p>Vätskor känns självklara och naturliga i vår vardag men de kan vara ganska komplexa och svår att simulera i exempelvis ett datorspel. Ett verklighetstroget vattenstänk i ett spel kan absolut ge en ökad realism i spelet och ge en förhöjd spelupplevelse.</p><p>Detta arbete undersöker en teknik för att få en mer verklighetstrogen rörelse/beteende hos en vätska. Metoden bygger på att lösa Navier-Stokes algoritm som beskriver vätskors beteende på molekylär nivå, och beräkna en interaktion mellan partiklarna som representerar vätskan.</p><p>Resultaten visar att en mer realistisk rörelse går att få fram jämfört med vad man kan få med ett enklare partikelsystem, men att antalet partiklar blir mycket begränsade. Prestanda hos datorer ökar ständigt och inom en snar framtid genom en utveckling av teknikern och närliggande metoder så kan den bli helt klart aktuell i nästa generations datorspel.</p>

Vätskor känns självklara och naturliga i vår vardag men de kan vara ganska komplexa och svår att simulera i exempelvis ett datorspel. Ett verklighetstroget vattenstänk i ett spel kan absolut ge en ökad realism i spelet och ge en förhöjd spelupplevelse. Detta arbete undersöker en teknik för att få en mer verklighetstrogen rörelse/beteende hos en vätska. Metoden bygger på att lösa Navier-Stokes algoritm som beskriver vätskors beteende på molekylär nivå, och beräkna en interaktion mellan partiklarna som representerar vätskan. Resultaten visar att en mer realistisk rörelse går att få fram jämfört med vad man kan få med ett enklare partikelsystem, men att antalet partiklar blir mycket begränsade. Prestanda hos datorer ökar ständigt och inom en snar framtid genom en utveckling av teknikern och närliggande metoder så kan den bli helt klart aktuell i nästa generations datorspel.

Two of the methods common in video game fluid simulation are SmoothedParticle Hydrodynamics (SPH), and Position Based Dynamics (PBD). They are both Lagrangian methods of fluid simulation. SPH has been used for many years in offline simulations and has truthful visuals, but is not as stable as the newer method PBD when using larger timesteps. SPH also tends to become unstable during compression. In this report both methods have been tested on different scenarios as the methods’ performance and visual depend on the scenario used. Additionally, the size of the particle radius was varied when comparing Compressible SPH (CSPH), Weak Compressible SPH (WCSPH), and PBD. From these tests, the conclusion could be drawn that CSPH performed slightly better than PBD regarding frames per second (FPS) in all cases except one. However, WCSPH and sometimes CSPH had stability issues. The stability of PBD and its possibility for larger timesteps with only minor FPS difference lead to the conclusion that PBD is overall the more suitable method for fluid simulation in video games. / Två av metoderna som är vanliga vid vätskesimulering i videospel är SmoothedParticle Hydrodynamics (SPH) och Position Based Dynamics (PBD). De är båda Lagrangiska metoder för vätskesimulering. SPH har använts i många år i offline-simuleringar och har realistiskt utseende, men är inte lika stabil som den nyare metoden PBD vid användning av större tidssteg. SPH tenderar också att bli instabil under kompression. Båda metoderna blev testade i olika scenarion eftersom deras prestanda och utseende beror på det använda scenariot. Storleken av partikelradien har också varierat när Compressible SPH (CSPH), Weak Compressible SPH (WCSPH) och PBD jämfördes. Från dessa tester kunde man se att CSPH presterade lite bättre än PBD gällande bilder per sekund (FPS) i alla fall utom ett. Däremot hade WCSPH och ibland CSPH stabilitetsproblem. Stabiliteten av PBD och dess möjlighet att ta större tidssteg med endast minimala FPS skillnader ledde till slutsatsen att PBD är överlag den mer lämpliga metoden för vätskesimulering i videospel.

I det här arbetet undersöks prestandapåverkan från en tvådimensionell Eulersk eldsimulering i screen-space i spelmotorn Unity. I simuleringen imiteras rörelser i den tredje dimensionen genom en uppskalning av tryckgradienten. Därefter utvärderas den prestandamässiga lämpligheten för metoden vid eventuell användning i datorspel. En artefakt utvecklades för att kunna utforma ett experiment där genomsnittlig beräkningstid för simulering av en bildruta mäts på GPU:n. Studien visar att det finns en avsevärd negativ prestandapåverkan, men att denna påverkas till stor del av simuleringens upplösning samt antal iterationer i ett av simuleringsstegen, och slutsatsen dras att metoden i många fall kan vara lämplig för användning i datorspel beroende på dessa faktorer. Vidare forskning föreslås där undersökningar görs på de visuella och estetiska implikationerna av metoden där fokus ligger på att redogöra för visuella artefakter beroende på kontexten för eldsimuleringen.