Pesquisa científica: Animação de derretimento de gelo com partículas

As animações que envolvem algum tipo de simulação com base em fenômenos ou elementos já existentes no mundo real, como é o caso de líquidos e fumaça estão entre as mais difíceis de reproduzir. Com esse alto nível de dificuldade e uma crescente necessidade de gerar animações complexas, temos uma área da animação que é praticamente dominada por ferramentas especializadas como o Thinking Particles, Real Flow e Fume FX. Todos esses softwares agregam opções especializadas para simular e reproduzir partículas ou fluidos usando algoritmos avançados. Mas, sempre podemos complicar um pouco mais o processo de animação misturando elementos. Por exemplo, as interações realizadas por fluidos no contato com o gelo.

Sim, caso você nunca tenha percebido, a água ao entrar em contato com o gelo acaba modificando a dinâmica de movimento e animação do fluido. Uma equipe de pesquisadores japoneses trabalho na criação de um método que resolva esse tipo de simulação com o auxílio de GPUs. O resultado é impressionante! O artigo científico com o estudo da dinâmica desse movimento, assim como uma lista de exemplos e vídeos pode ser conferida nesse endereço.

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Além da qualidade na animação resultante do método, podemos perceber que o uso da tecnologia CUDA acelerou significativamente o processo de simulação dos líquidos. Par ter uma idéia da vantagem, basta conferir os tempos de simulação em cada um dos exemplos disponíveis na página.

A solução para reproduzir o efeito é baseada na mistura de partículas com algoritmos que reproduzem o comportamento tanto do gelo ao derreter, como nos fluidos e a sua tensão superficial ao interagir com o gelo.

Repararam que um dos participantes da pesquisa é a divisão de entretenimento da Sony? Será que estamos vendo o nascimento de uma tecnologia usada em futuros jogos?

Apesar de já estarmos no final do ano e muitos dos trabalhos acadêmicos para esse semestre não admitem mais alterações, você pode ao menos aproveitar a excelente lista de referências bibliográficas do artigo, para usar em futuros projetos. Quem trabalha com pesquisa acadêmica sabe o quanto é importante ter esse tipo de indicação em artigos, e como é difícil de fazer a seleção.

Simulações físicas em render acelerado por GPU

Como o assunto de renderização por GPU pode ser estranho para a maioria dos artistas 3d, envolvidos apenas com a modelagem e visualização de objetos, vou passar a publicar mais material sobre as pesquisas e desenvolvimentos nessa área. Isso envolve a área de desenvolvimento e criação de jogos, que é um grande mercado aqui no Brasil com muitas oportunidades. Entre as principais frentes de pesquisa hoje tempos o time das empresas que desenvolvem suas Engines como é o caso da Crytek, Unity e outras. O outro lado dessa pesquisa envolve o uso de tecnologias próprias da NVidia ou ATI.

Se você é estudante universitário e pretende desenvolver o seu TCC ou monografia em computação gráfica, recomendo ler esse artigo recém publicado pelo Dr. Mattias Müller-Fischer que descreve como criar dobras em tecidos. O que tem de mais nesse artigo? Bem, o tecido está sendo deformado em tempo real com a ajuda de uma GPU. Os modelos de simulação de roupas que usamos em softwares de animação trabalham com processamento prévio das deformações.

Depois que rodamos a simulação uma vez, os keyframes ficam armazenados no software e a animação é executada de maneira linear. O método apresentado pelo Dr. Müller trata o tecido em tempo de execução, o que é muito mais complexo.

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No link é possível fazer o download do artigo em PDF e um vídeo de demonstração. Confesso que não consegui copiar o vídeo, pois o link é muito lento.

Será que essas simulações físicas com GPUs são boas mesmo? Se você ainda tem dúvidas da qualidade desse tipo de simulação, encontrei um vídeo que pode fazer você mudar de idéia. Um usuário criou uma simulação com a Unreal Development Kit (UDK), aproveitando a Unreal Engine 3 para criar uma animação com Rigid Body Dynamics. Ele empilhou 25.000 barris que ganharam uma altitude de 15.000 pés (4.572 metros)!

O resultado? O vídeo abaixo mostra bem:

A simulação com o Rigid Body Dynamics é fluida e não é possível perceber atrasos ou travamentos nas colisões dos objetos. Só para lembrar, esse vídeo é a simulação de um jogo com interação entre os objetos sendo calculada e renderizada em tempo real.

Preciso trocar a minha GPU. Só estou com 112 núcleos. Acho que está ficando pouco. Se você quiser comprar uma nova placa de vídeo, recomendo a GeForce GTX 480. Mas, prepare o bolso.