Simulace oceánských vln v reálném čase pomocí FFT na GPU
Real-Time Simulation of Ocean Waves using FFT on the GPU
diploma thesis (DEFENDED)

View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/199815Identifiers
Study Information System: 277271
Collections
- Kvalifikační práce [11466]
Author
Advisor
Referee
Gemrot, Jakub
Faculty / Institute
Faculty of Mathematics and Physics
Discipline
Computer Science - Visual Computing and Game Development
Department
Department of Software and Computer Science Education
Date of defense
10. 6. 2025
Publisher
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakultaLanguage
Czech
Grade
Very good
Keywords (Czech)
GPU|FFT|Oceánské vlnyKeywords (English)
GPU|FFT|Ocean wavesTato diplomová práce představuje systém pro simulaci oceánských vln v reálném čase, který využívá frekvenční metodu podle Tessendorfa implementovanou pomocí rychlé Fou- rierovy transformace (FFT) na grafické kartě (GPU). Na rozdíl od tradičních metod a implementancí, které jsou omezené na jeden spektrální model nebo malé zobrazovací oblasti, tento systém podporuje modulární spektra vln včetně modelů Phillips, TMA a různé funkce propagací vln. Implementace klade důraz na vizuální realističnost i vý- konnost, přičemž dosahuje interaktivních rychlostí při různých rozlišeních. Pro omezení viditelné periodičnosti, která je běžná u dlaždic generovaných pomocí FFT, je integrována technika syntézy textur v reálném čase založená na stochastickém skládání s uchováním frekvečního spektra. Systém dále nabízí interaktivní ovládání simulačních parametrů, vizualizaci spektra a generování pěny, čímž poskytuje rozšiřitelný rámec pro virtuální prostředí a herní aplikace.
This thesis presents a real-time simulation system for ocean waves using Tessendorf's frequency-domain approach implemented via the Fast Fourier Transform (FFT) on the GPU. Unlike traditional methods and implementations limited to single-spectrum models or small viewing areas, this work supports modular wave spectra, including Phillips and TMA models, as well as directional spreading functions. The implementation emphasizes both visual realism and performance, achieving interactive frame rates across various resolutions. A real-time texture synthesis technique is integrated based on stochastic tiling with spectral variance preservation to mitigate the visible periodicity common in FFT-generated tiles. The system features interactive controls for simulation parame- ters, spectrum visualization, and foam generation, providing an extensible framework for virtual environments and games.