Simulação de fluidos com o Phoenix FD

Na chamada animação procedural existem diversas vertentes, sendo que uma das mais interessantes de se trabalhar é a que tenta reproduzir fenômenos físicos. Por exemplo, as animações com simulações de Rigid Bodies ou mesmo fluidos. Esse é um tipo bem específico de animação e que envolve uma quantidade bem razoável de parâmetros e opções para que possa ser reproduzida da maneira como um roteiro exige. As animações que simulam fluidos estão entre as mais complexas, devido a sua quantidade de parâmetros e a grande demanda por poder computacional para gerar animações com a riqueza de detalhes necessária para simular de maneira realista. A área é tão complexa, que despontam softwares e ferramentas específicas para esse tipo de tarefa como costumo mencionar aqui no blog.

Um novo software se propõe a ajudar nesse tipo de simulação e ele foi criado pelos mesmos desenvolvedores do já bastante conhecido renderizador V-Ray. Essa ferramenta que simula fluidos é o Phoenix FD, que junto com outros softwares da mesma categoria como o Real Flow ou Fume FX. Para ajudar na divulgação dessa nova ferramenta o Chaosgroup divulgou vários vídeos mostrando como o Phoenix FD funciona, e para a nossa sorte, todos eles estão disponíveis de maneira gratuita no canal da empresa no Youtube.

Esse primeiro vídeo mostra o funcionamento básico do Phoenix FD integrado ao 3dsmax:

O funcionamento do Phoenix FD é muito semelhante ao que já encontramos em outros softwares, pois é necessário criar um domínio para limitar a área em que o fluido será simulado. No vídeo acima o autor tenta criar um efeito de fogo, pois em termos físicos o comportamento de líquidos e gases é exatamente o mesmo, fazendo com que o software que cria fluidos também gere efeitos de fogo ou fumaça.

Outros vídeos mostram algumas das simulações de fluidos criados com o software, e que mostram um pouco do que ele pode fazer em prol de artistas que trabalham com muitos projetos nessa área. O primeiro vídeo mostra uma série de ondas quebrando:

Depois temos tipos diferentes de fluidos como é o caso de leite:

Para quem não tem a disposição um sistema de fluidos como é o caso de ferramentas como o Blender ou o Maya, esse tipo de software acaba sendo a única solução para conseguir criar simulações realistas com fluidos. Um dos mercados que demanda aplicações e animações com esse tipo de qualidade é o de publicidade, em que precisamos elaborar demonstrações de produtos com fluidos de maneira bem freqüente. A maioria dos fluidos que vemos nesse tipo de produção já são totalmente virtuais.

Simulação de oceanos no Blender 2.5

A simulação de grandes superfícies representando líquidos é um dos tipos mais complexos de simulação na área de computação gráfica, e pode representar um grande fardo para artistas equipamentos na renderização de uma animação ou mesmo imagem. Esse é um tipo de área em que softwares altamente especializados e sofisticados acabam tendo domínio sobre a preferência de artistas como é o caso do Real Flow. Mas, ainda existem opções promissoras na área do software livre como é o caso do Blender. Já faz um tempo que podemos trabalhar com simulação de fluidos no Blender, usando opções padrão para gerar objetos do tipo Mesh, simulando fluidos dentro de containers. Mas, em um futuro não muito distante talvez tenhamos opções para reproduzir grandes superfícies de fluido como oceanos de maneira bem simples e rápida.

O projeto Ocean Sim tem como objetivo exatamente trazer para o Blender uma interface que permita reproduzir esse tipo de situação. A imagem abaixo mostra um exemplo de como esse tipo de ferramenta pode prover o controle sobre as superfícies com base em diversas opções paramétricas, que muito provavelmente podem receber keyframes segundo a nova arquitetura da versão 2.5, em que tudo é “animável”.

blender-ocean-simulation.jpg

Mas, assim como acontece com projetos de grande complexidade, as pessoas responsáveis pelo projeto estão tentando angariar fundos para manter os trabalhos de desenvolvimento em curso. O modelo usado nesse projeto é semelhante ao que está sendo usado no B-Mesh em que o desenvolvedor condiciona o progresso do trabalho a quantidade de doações que ele recebe. Na verdade não é uma maneira de forçar a comunidade a doar, mas de mostrar que com a devida ajuda financeira, as pessoas podem dedicar mais do seu tempo a esse tipo de projeto com grande nível de complexidade.

Até o presente momento ainda não temos nenhuma versão de testes pública do Oceam Sim, mas diversos vídeos que mostram o progresso na simulação desse tipo de superfície no Blender 2.5.

foam accumulation test from Matt Ebb on Vimeo.

O objetivo da campanha para arrecadar fundos é chegar na marca dos 3000 dólares para conseguir financiar o resto do desenvolvimento do projeto. Para incentivar as doações, o pessoal até organizou uma lista com os colaboradores no blog do projeto.

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.

pesquisa-animacao-gelo.jpg

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.

Incrível resultado das partículas e simulações físicas do Houdini

Dentre todas as ferramentas 3d disponíveis no mercado o Houdini é uma das mais poderosas para efeitos e simulações físicas, mas mesmo assim ainda é difícil encontrar artistas e material que tenha usado todo esse poder. Fica fácil de perceber isso, depois de fazer uma visita as maiores comunidades de usuários e artistas 3d, a grande maioria usa apenas softwares da Autodesk. Até mesmo softwares como o Softimage XSI e Cinema 4D, tem aceitação reduzida no mercado americano.

Mas acredite, o material existe e é de excelente qualidade. Veja esse comercial produzido para uma marca de água mineral, em que o objetivo era criar um vestido feito apenas de água.

O vídeo é impressionante e mostra alto nível de dificuldade do lado técnico. Como eles fizeram para criar essa animação?

Se você quiser conhecer um pouco mais sobre o processo de criação com comercial, assim como fazer o download de uma versão em melhor resolução do vídeo, no formato Quicktime, o Motiongrapher publicou um artigo descrevendo algumas das técnicas e características da produção.

A empresa responsável pela produção é da Alemanha (Black moutain studios). A parte dos líquidos foi criada usando uma combinação de partículas criadas no Maya e líquidos simulados no Houdini.

O primeiro passo foi elaborar um modelo 3d da atriz, que foi usado para servir de referência para as partículas. Essas partículas personalizadas, muito provavelmente criadas com MEL, foram então exportadas e trabalhadas no Houdini, em que o material foi renderizado e animado com o uso das ferramentas de simulação física do Houdini, para criar os líquidos. Na pós-produção ainda foram adicionadas mais partículas com o Real Flow, para simular os sprays de água que caem do vestido.

Por último, a equipe ainda fez a composição de vídeos com água real, sobre o modelo 3d criado no Maya e Houdini para atingir o efeito final. O resultado é essa impressionante simulação de um vestido líquido.

Como você pode perceber, nessa área de efeitos especiais, as empresas geralmente usam vários softwares para conseguir reproduzir um determinado efeito ou facilitar a produção de uma cena difícil. Seria possível fazer tudo apenas no Maya ou Houdini? Provavelmente sim, mas para concluir o trabalho com mais rapidez, e quando o orçamento ajuda as melhores ferramentas para executar uma tarefa são usadas e depois o material é todo composto em uma peça única.

Tutoriais sobre animação e efeitos com partículas em 3D

O uso de partículas em animação 3d é ao mesmo tempo uma ótima opção para garantir o realismo em uma cena com animação, mas pode ser um martírio para animadores sem experiência com esse tipo de simulação. Quem já usou partículas em animação, já deve ter percebido o quanto é complicado e trabalho conseguir um efeito realista, que mescle materiais e iluminação com o movimento das partículas. O processo é tão trabalhoso que as ferramentas especializadas, como o Particle Flow, ao oferecer uma interface facilitada para criar esse tipo de efeito, garante o sucesso da ferramenta entre artistas iniciantes e veteranos.

Caso você nunca tenha visto animações criadas com esse tipo de ferramenta, selecionei um ótimo vídeo no Vimeo, que mostra uma série de efeitos criados com o Particle Flow.


some cg visual effects from pixelpro on Vimeo.

O material foi totalmente produzido com o 3ds Max e com o Particle Flow para as partículas. Outras ferramentas foram usadas ao longo da animação, mas a grande maioria das animações foi elaborada com essas ferramentas.

Como é possível perceber pelo vídeo, a qualidade da animação criada pelas partículas é impressionante! O Real Flow, usado nas demonstrações é desenvolvido pela mesma empresa que criou o Maxwell Render, a espanhola NextLimit.

Mesmo facilitando a vida de muitos artistas 3d, qualquer artista 3d que desejar usar a ferramenta para ajudar nas suas animaçoes, precisará estudar e se adaptar a maneira com que o Real Flow funciona.
Assim como eles fazem com o Maxwell Render, o web site do software é recheado com vídeos e tutoriais que explicam a maneira com que a ferramenta funciona, para criar os mais diversos efeitos em animação. A melhor parte é que tudo pode ser copiado de maneira gratuita, tanto os tutoriais no formato PDF como os vídeos.

Para acessar os tutoriais, visite esse link.

Como a ferramenta é eclética, existem tutoriais que abordam a criação de partículas com o 3ds Max, Softimage e Cinema 4D. Se você tem interesse na dinâmica com que as partículas funcionam, alguns arquivos PDF até mostram alguns diagramas matemáticos, sobre a movimentação e reações das partículas.