Come si fa a far esplodere una navicella nello Spazio? E a ricreare uno spaventoso maelstrom come nei Pirati dei Caraibi? Per chi se lo fosse chiesto, la matematica che ci fa entrare nel Paese delle meraviglie insieme ad Alice è ora raccontanta in un articolo ad accesso libero su Notices of the Ams, una pubblicazione dell’American Mathematical Society.
Da quando gli effetti speciali realistici sono diventati un must del cinema e dei videogiochi, le simulazioni dei fenomeni fisici si basa su un ben preciso set di strumenti matematici. Alcuni dei fenomeni comunemente simulati riguardano i movimenti di acqua, fuoco e fumo, le esplosioni, la dinamica dei corpi rigidi e la deformazione dei corpi elastici. La matematica che descrive questi fenomeni è quella dei sistemi di equazioni differenziali. Lo sviluppo di algoritmi che permettono a un computer di risolvere tali sistemi è una delle pietre miliari della matematica applicata, ed ha completamente rivoluzionato l’industria degli effetti speciali.
Nell’articolo, tre ricercatori della University of California Los Angeles descrivono alcuni delle più avvincenti applicazioni e le tecniche utilizzate per creare ogni dettaglio di un ambiente virtuale, nonché le interazioni tra queste componenti e le scene. Spesso, riportano gli autori, i metodi impiegati per le simulazioni differiscono da quelli sviluppati per le applicazioni più classiche della fisica e dell’ingegneria. Ci sono molti casi, infatti, in cui la rappresentazione artistica richiede al matematico di intuire e controllare sia il realismo sia la qualità degli effetti. “Per esempio, in passato le esplosioni si riproducevano tramite campi di forza applicati a particelle non connesse tra loro, ma i risultati erano poco realistici”, hanno spiegato i ricercatori: “Oggi questi effetti risultano molto più veri grazie alla combinazione di hardware sempre più potenti e veloci e algoritmi sviluppati ad hoc“.
Lo studio si divide in vari capitoletti che identificano i diversi ambiti di applicazione. Tra i titoli si legge ‘Fluidodinamica computazionale (Cfd)’, ‘Fumo’, ‘Fuoco’, ‘Acqua’, ‘Il metodo level-set’, usato per simulare l’interfaccia tra due superfici, e ‘Solidi’. (g.b.)
Riferimenti: Notices of the Ams
