Branches swaying in the breeze, flags rippling in the wind, and boats rocking on the water all show how aerodynamics shape natural motion -- an effect crucial for realism in vision and graphics. In this paper, we present Gaussian Swaying, a surface-based framework for aerodynamic simulation using 3D Gaussians. Unlike mesh-based methods that require costly meshing, or particle-based approaches that rely on discrete positional data, Gaussian Swaying models surfaces continuously with 3D Gaussians, enabling efficient and fine-grained aerodynamic interaction. Our framework unifies simulation and rendering on the same representation: Gaussian patches, which support force computation for dynamics while simultaneously providing normals for lightweight shading. Comprehensive experiments on both synthetic and real-world datasets across multiple metrics demonstrate that Gaussian Swaying achieves state-of-the-art performance and efficiency, offering a scalable approach for realistic aerodynamic scene simulation.


翻译:树枝在微风中摇曳、旗帜在风中飘动、船只在水面摇晃,这些现象都展示了空气动力学如何塑造自然运动——这种效应对视觉与图形学中的真实感至关重要。本文提出高斯摆动,一种基于表面的三维高斯流体动力学仿真框架。与需要昂贵网格生成的基于网格的方法不同,也不同于依赖离散位置数据的基于粒子的方法,高斯摆动使用三维高斯函数连续建模表面,实现了高效且细粒度的气动相互作用。我们的框架在相同表示——高斯面片——上统一了仿真与渲染:高斯面片既支持动力学中的力计算,同时为轻量级着色提供法线信息。在合成与真实数据集上进行的多指标综合实验表明,高斯摆动在性能与效率方面均达到最先进水平,为真实感气动场景仿真提供了一种可扩展的方法。

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