SPH Algorithm Teknik Merender dinamika fluida untuk kepentingan simulasi dan games

Fluid, cairan serta simulasinya sudah sejak dahulu diteliti oleh para ilmuwan komputer. Mulai dari kegunaan simulasi tersebut dalam bidang fisika, hidrologi hingga penggunaannya dalam bidang hiburan, khususnya game. Beberapa keuntungan dalam simulasi dinamika cairan adalah memprediksi dampak gelombang besar/tsunami, prediksi pola dampak kerusakan banjir, serta mensimulasikan gerak dan efek cairan senyata mungkin dengan daya komputasi yang serendah-rendahnya.

Artikel ini akan berfokus pada simulasi cairan dengan tujuan hiburan khususnya pada game. Dalam game kita sering sekali melihat sungai, danau atau laut yang lengkap dengan riak atau ombaknya. Semua efek tersebut tentunya bukan hasil dari rekaman video benda yang sesungguhnya, karena jika menggunakan rekaman video bisa jadi ukuran game yang sebelumnya cukup ringan menjadi sangat besar.

Gambar 1 Simulasi fluid menggunakan SPH diambil dari https://www.kitware.com/sph-fluid-simulation-in-imstk/

Tentu beberapa adegan cutscene ada bagian yang diambil dari rekaman video, tetapi sisanya dalah simulasi. Dari sekian jenis teknik simulasi, teknik SPH merupakan salah satu teknik yang sering dipakai dan juga tidak terlalu memakan banyak daya komputasi. SPH sendiri adalah Smoothed-particle hydrodynamics (SPH) dan merupakan algoritma simulasi fluida yang membasiskan pada simulasi partikel[1].

Saat ini sudah banyak pengganti algoritma simulasi fluida lain, seperti PIC/FLIP (Particle-In-Cell/Fluid-Implicit Particles) dan MPM (Material Point Method) yang lebih canggih. Tetapi algoritma SPH masih tetap dipakai dalam mensimulasikan interaksi fluida yang sederhana dan tidak terlalu kompleks.