GVDB Library 를 이용해 FLIP 이 구현된 FluidSystem 이 있고, 이를 Unreal Engine 과 Linking 하는 FluidEmulator 로 구성되어 있다.
FluidSystem 은 실제 CUDA Kernel 을 이용해 FluidSystem 에서 지정한 Environment 에서 Particle 들을 시뮬레이팅하고, FluidEmulator 는 파티클의 Vector 정보들을 받아 이를 Unreal Engine 에 전달한다.
Step by Step 으로 설명하자면,
위와 같이 Unreal Engine Editor 에서 FluidEmulator 의 Child 로 장애물들을 배치한 뒤 Simulation 을 시작하면,
bool AGVDBTestActor::InitFluidEmulator()
{
float3 obsMaxAry[32];
float3 obsMinAry[32];
int i = 0;
for (UStaticMeshComponent* SM : SMs)
{
const FVector relativePosition = SM->GetRelativeLocation();
const FVector relativeScale = SM->GetRelativeScale3D();
obsMaxAry[i] = make_float3(
relativePosition.X + relativeScale.X * 125,
relativePosition.Z + relativeScale.Z * 125 - relativeScale.Z * 125 * 2.35f,
relativePosition.Y + relativeScale.Y * 125
);
obsMinAry[i] = make_float3(
relativePosition.X - relativeScale.X * 125,
relativePosition.Z - relativeScale.Z * 125 - relativeScale.Z * 125 * 2.35f,
relativePosition.Y - relativeScale.Y * 125
);
i++;
}
return fluidEmulator.init(particleCnt, obsMinAry, obsMaxAry, obsCnt);
}FluidEmulator 를 소유한 GVDBTestActor 가 Simulation 시작 시 Child 로 배치된 오브젝트들의 Transform 을 읽고, 이를 FluidSystem 의 Environment 에 맞게 수정한 뒤 FluidEmulator 에게 전달한다.
bool FluidEmulator::init(int numpnts, float3* obsMinAry, float3* obsMaxAry, int obsCnt)
{
...
// Initialize
fluid.SetDebug(false);
gvdb.SetDebug(false);
gvdb.SetVerbose(false);
gvdb.SetProfile(false, true);
gvdb.SetCudaDevice(GVDB_DEV_FIRST);
gvdb.Initialize();
...
// Configure volume
reconfigure();
// Initialize Fluid System
m_numpnts = numpnts;
fluid.Initialize();
fluid.AddObstacleInformation(obsMinAry, obsMaxAry, obsCnt);
fluid.Start(m_numpnts);
...
}그러면 FluidEmulator 는 Parameter 로 받은 Obstacle 들의 Transform 과 Particle 수를 받아 Initalize 를 진행한다.
void FluidSystem::AddObstacleInformation(float3* obsMinAry, float3* obsMaxAry, int obsCnt)
{
m_Param[POBSCNT] = obsCnt;
for (int i = 0; i < obsCnt; i++)
{
m_Ary[POBSMINARY][i] = obsMinAry[i];
m_Ary[POBSMAXARY][i] = obsMaxAry[i];
}
m_Param[PGRAV] = 3.5f;
m_Param[PVISC] = 1.50f;
}Initialize 단계에서 받은 Obstacle 들의 Transform 들을 Simulation Parameter 로 설정한다.
for (int o = 0; o < fparam.obsCnt; o++)
{
for (int j = 0; j < 10; j++)
{
if (fparam.obsMinAry[o].x <= pos.x && pos.x <= fparam.obsMaxAry[o].x && fparam.obsMinAry[o].y <= pos.y&& pos.y <= fparam.obsMaxAry[o].y && (fparam.obsMaxAry[o].z - 1.0f * (float)j <= pos.z || pos.z <= fparam.obsMinAry[o].z + 1.0f * (float)j))
{
diff = fparam.pradius - (fparam.obsMinAry[o].z + 1.0f * (float)j - pos.z) * ss;
if (diff > 0.001f && pos.z <= fparam.obsMinAry[o].z + 1.0f * (float)j && j == 0)
{
norm = make_float3(0, 0, -1);
adj = fparam.pextstiff * diff - fparam.pdamp * dot(norm, veval);
norm *= adj; accel += norm;
break;
}
else if (diff > 0.001f && pos.z <= fparam.obsMinAry[o].z + 1.0f * (float)j && j != 0)
{
if (vel.z > 0)
vel.z = -std::abs(vel.z * 0.8);
break;
}
...
}
}
}이후 실제 Collision Handling 은 CUDA Kernel 에서 진행되는데, 이때 위에서 설정한 Parameter 값을 이용해 Particle 들의 충돌 처리를 진행한다.
이렇게 Simulating 한 Particle 들의 위치 정보를 Unreal Engine 으로 가져오기 위해 Initialize 의 역순인 FluidSystem -> FluidEmulator -> GVDBTestActor 순으로 리턴하여 가져오고,
void AGVDBTestActor::RenderFluidEmulation()
{
const Vector3DF* map = fluidEmulator.display();
TArray<FVector> buffer;
for (int p = 0; p < fluidEmulator.m_numpnts; p++)
{
buffer.Add(FVector(map[p].x, map[p].y, map[p].z));
}
UNiagaraDataInterfaceArrayFunctionLibrary::SetNiagaraArrayVector(NiagaraComponent, "InputPositionArray", buffer);
}GVDBTestActor 에서 다음과 같이 Niagara 의 Parameter 에 값을 넣어준다.
Niagara System 에서 받은 Vector 정보들을 실제로 Rendering 하기 위해서, Niagara Particle 들의 Position 을 받은 Vector 정보로 설정하는 Update Position 모듈을 만들었다. Niagara Particle 의 Unique ID 를 Index 를 이용하여 Vector 정보와 일대일 매칭을 시켰다.
Sprite Renderer, Mesh Renderer 두 가지 Renderer 를 이용해 렌더링을 진행하였다.
Sprite Renderer 의 경우 위와 같은 Sprite Material 을 만들어 액체와 비슷한 느낌을 만들었다. 실제 Mesh 를 사용하여 렌더링 하는 것이 아니므로 성능상 이점이 있으나, 실제 유체의 입자와 같은 모습을 표현하기에는 조금 어색한 부분이 있다.