Simulações físicas com o Maya 2012

Uma das partes mais legais de se trabalhar com o Maya é a sua área de dinâmica que é muito completa e robusta, e com ela podemos trabalhar com efeitos bem complexos de fluidos e partículas, com a possibilidade de adicionar efeitos e shaders avançados no Hypershade. Com o lançamento do Maya 2012, mais opções foram adicionadas a simulação de dinâmica com o Maya, especialmente na parte que trabalha com fluidos. O simulador de fluidos e gases do Maya é muito interessante de se trabalhar, e para quem tiver um computador com bom poder de processamento, é interessante adicionar carga e detalhes nas simulações, para testar até onde podemos usar esse tipo de ferramenta para gerar animações realistas.

No Maya 2012 foram adicionados novos modos de simulação para fluidos que faz com que os objetos tenham comportamento cada vez mais próximo do real, permitindo gerar animações muito interessantes como o mostra o vídeo abaixo que foi produzido pela própria Autodesk para demonstrar algumas das novidades da versão 2012.

Agora, além dos vídeos existe um recurso muito legal do Maya 2012 que é o DMM. Esse acrônimo significa Digital Molecular Matter, que é algo como matéria digital molecular. A tradução pode não ter ficado das melhores, mas a ferramenta é muito boa. O seu objetivo é bem simples, e tomando como base o que o Maya já consegue fazer em termos de simulação física, podemos dizer que o DMM permite atribuir propriedades físicas aos objetos, fazendo com que os impactos e interações acarretem consequências baseadas na natureza desse material.

No vídeo de exemplo, podemos acompanhar o Maya 2012 com o seu novo Shelf para o DMM e um objeto que recebe propriedade de madeira. Ao acionar o modo de simulação para esse objeto, o resultado é que o mesmo acaba despencando e se partindo em vários pedaços. Até pouco tempo atrás era necessário usar scripts para fazer esse tipo de operação de maneira rápida como no vídeo, mas o DMM deve facilitar muito esse processo.

O resultado da simulação pode ser usado em um projeto de animação, ou exportado para Game Engines. Essas simulações podem ser realizadas de maneira rápida devido a integração com GPUs, facilitando o processo de cálculo desse tipo de simulação.

Simulação de fluidos baseada em GPU com PhysX

As simulações físicas sempre foram um problema para projetos que envolvem computação gráfica 3d, seja com o uso de partículas que estão disponíveis em ferramentas 3d já faz um bom tempo, até mesmo as mais recentes como o uso de fluidos e roupas. Entre essas últimas opções a simulação de fluidos oferece um dos maiores, se não for o maior, em termos de complexidade e capacidade de processamento. Desde os primórdios da computação gráfica as pessoas evitam trabalhar com grandes superfícies de líquido, pois é muito era muito complicado conseguir realismo e qualidade nesse tipo de solução. Para ter uma idéia disso é só conferir vídeos ou filmes mais antigos, como é o caso de Titanic. As cenas que mostram o navio com enquadramento mais aberto e no alto mar deixam claro que fizeram o melhor para aquela época.

Hoje existem soluções avançadas para esse tipo de trabalho como é o caso do Fume FX que consegue atribuir realismo impressionante para animações com fluidos e partículas. Mas, para usar esse tipo de ferramenta é necessário fazer o pré-processamento de muita coisa. Seria muito mais interessante aproveitar o poder de uma GPU para acelerar esse tipo de simulação. Foi exatamente isso que o pesquisador da Nvidia chamado Matthias Fischer e que já teve um artigo científico recomendado aqui no blog, acabou de publicar com o seu estudo chamado “Real-time Simulation of Large Bodies of Water with Small Scale Details” que seria algo como simulações de larga escala de superfícies líquidas com pequenos detalhes.

O artigo pretende mostrar como o uso da tecnologia PhysX da Nvidia pode ajudar a simular grande superfícies de água com o uso de GPU. Para fazer o download do artigo e de um vídeo com a demonstração da técnica, visite o endereço indicado no link com o título do artigo.

simulacao-3d-fluidos-physx.jpg

No vídeo podemos acompanhar uma pequena simulação usando como personagem uma lancha que percorre diversos trechos com grande movimentação de água. O interessante do vídeo e perceber a quantidade de detalhes e partículas geradas pelo movimento da lancha, que são geradas usando basicamente sistemas de partículas secundários.

Para os estudantes e acadêmicos interessados em realizar projetos de conclusão de curso ou monografias sobre computação gráfica 3d, o artigo completo é uma rica fonte de informação e referências. Para ter idéia da qualidade desse estudo, recomendo o download do vídeo, pois apenas com a visualização das animações é que podemos perceber a qualidade da técnica.

Tutorial Blender: Modelagem de travesseiro usando o Cloth

A criação de objetos ou modelos com superfícies irregulares é um desafio para qualquer artistas 3d, pois é muito mais simples criar objetos com superfícies regulares e bem definidas. Quando o escopo da modelagem envolve elementos irregulares, ou mesmo materiais como sujeira, a coisa costuma complicar. Por exemplo, a modelagem de objetos simples como travesseiros e almofadas é geralmente resolvida com a mescla de ferramentas de modelagem poligonal, e um pouco do módulo de escultura para trabalhar as imperfeições do tecido desse tipo de superfície.

Mas, e se houver uma maneira mais rápida e prática de criar esse tipo de modelo 3d? Um artista e usuário do Blender chamado Rémi publicou um vídeo demonstrando como criar esse tipo de objeto usando apenas o Cloth do Blender. Esse é o vídeo:

How to create a pillow in few seconds (Blender 2.49) from Rémi on Vimeo.

A técnica é extremamente simples e envolve a criação de um modelo 3d simples que é transformado usando as simulações físicas do Blender. O processo envolve acionar a simulação para fazer com que o objeto sofra colisão e deformação pelo impacto e se fique com a forma de um travesseiro. Com isso, podemos trabalhar a modelagem e adição de detalhes usando ferramentas de transformação poligonal ou os próprios materiais do Blender, com mapas de Displacement ou Normal.

Como o resultado é uma superfície de tecido lisa e com poucos ou nenhum detalhe, o resultado precisa ser melhorado com as ferramentas de escultura ou texturas do Blender. Caso contrário, todos os travesseiros criados com a técnicas ficariam iguais. Esse tipo de técnica ilustra bem o uso de ferramentas destinadas para animação e simulações físicas na modelagem de objetos, que até então precisavam de diversas intervenções usando Lattices e outros modificadores.

Os artistas que trabalham com design de interiores e outros tipos de modelagem envolvendo a criação desse tipo de objetos, principalmente com tecidos, deve aproveitar bastante esse tipo de técnica. Por exemplo, na criação de almofadas para sofás ou poltronas o procedimento pode ser integralmente aproveitado para gerar as superfícies de tecido.

Agora é só começar a criar diversos designs de travesseiros e almofadas para inserir em cenas ou projetos de design para interiores, e criar ambientes mais realistas e compor mobiliário.

Tutorial Blender 3D 2.50: Usando o Smoke para simular fumaça em 3D

Na semana passada a fundação Blender surpreendeu a todos quando anunciou que o Blender 3D 2.50 deve ser lançado na conferência Blender em outubro desse ano, o que me fez errar a previsão de lançamento da ferramenta em apenas seis meses! Essa foi uma excelente notícia para todos que estavam aguardando ansiosamente por alguma notícia ou comunicado sobre a data em que essa nova versão reformulada do Blender seria lançada. Entre as diversas novidades que estão previstas para o Blender 2.50, está um sistema que deve ajudar na simulação de fumaça em 3d, para eliminar parcialmente os truques necessários para trabalhar com esse tipo de animação no Blender.

O sistema é bem rápido e ágil na criação de fumaça em 3d, podendo funcionar como apoio para diversos tipos de animação. Como estou estudando a fundo essas mudanças no Blender 3D 2.50, resolvi gravar um pequeno tutorial em vídeo mostrando o funcionamento do sistema chamado Smoke do Blender, para que você possa se preparar e usar as simulações de fumaça nos seus projetos quando essa versão do Blender for lançada.

Em termos de funcionamento o sistema Smoke do Blender é bem parecido com o Fluid, pois é necessário configurar no mínimo dois objetos para que a simulação funcione:

  • Um objeto deve ser o Domain
  • Um objeto deve ser configurado como Inflow da fumaça

A diferença é que no Inflow precisamos associar um sistema de partículas ao objeto, que serve como guia para a fumaça. Apesar de a fumaça possuir controles para a gravidade e outros elementos, muito do que se refere à dinâmica dos objetos na simulação é controlado pelo sistema de partículas. Como é possível perceber no vídeo, o tutorial usa dois elementos bem simples para simular a fumaça que são um cubo configurado como Domain e um plano subdividido que funciona como emissor das partículas e da fumaça.

Um aspecto interessante em relação ao tutorial e que não apareceu no vídeo, é que podemos fazer alterações nas configurações da fumaça e em tempo real essas alterações são exibidas na 3D View.

Se você quiser fazer alguns testes com a versão do Blender 3D 2.50 usada para esse tutorial, o download pode ser feito nesse endereço, apenas para Windows. Todas as versões de teste mais recentes do Blender 2.50 já acompanham o Smoke, portanto é só visitar o graphical.org e escolher uma versão apropriada para o seu sistema operacional.

Tutorial 3ds Max: Criando animações usando o Cloth do Reactor

Os princípios de funcionamento para a maioria dos softwares 3d é muito semelhante em termos de processo de criação e renderização de material 3d. Mas, em alguns casos podemos ter disparidades bem grandes, principalmente no que se refere a softwares incorporados de outras empresas em ferramentas como o 3ds Max. O Reactor do 3ds Max é um desses exemplos, que adiciona possibilidades de animação com propriedades físicas a praticamente qualquer elementos 3d no seu ambiente. O Reactor antigamente era vendido de maneira separada ao 3ds Max e foi incorporado pela Autodesk ao software, para proporcionar aos seus usuários as ferramentas de simulação física que conhecemos hoje.

Entre as diversas opções do Reactor estão as simulações com Rigid Bodies, Soft Body e o Cloth. Caso você nunca tenha usado o 3ds Max ou esteja começando a usar o software, encontrei essa semana um ótimo tutorial introdutório ao funcionamento da simulação de tecidos com o Cloth do Reactor para simular tecidos.

O funcionamento do Reactor é baseado na criação de pequenos objetos que representam as propriedades físicas dos modelos 3d, que são os pequenos ícones azuis que o autor do tutorial adiciona na Viewport do 3ds Max. Os tutorias estão divididos em duas partes, sendo ambos os vídeos disponíveis em alta resolução. No primeiro tutorial aprendemos os procedimentos para criar um plano com razoável quantidade de subdivisões, e converter esse objeto em um tecido.

Logo no início do vídeo, o autor faz uma introdução bem rápida ao gerenciamento da interface do 3ds Max, mas logo depois já começa a trabalhar com o Cloth.

No segundo vídeo a coisa fica um pouco mais complicada, com a simulação de pequenas tiras de tecido coladas em um determinado objeto e não mais um tecido que cai sobre outro objeto 3d. Nesse caso é necessário misturar um pouco de simulações como o Rigid Body com o Cloth para criar o efeito.

Os tutoriais são básicos e lidam apenas com modelos 3d simples, acessíveis a usuários e artistas com pouca ou nenhuma experiência com criação de objetos mais complexos. Se você pretende usar o 3ds Max para criar animações usando personagens 3d, esse tipo de recurso vai ajudar muito no processo de desenvolvimento de animações com mais detalhes como roupas. A melhor parte é que toda a interação pode ser armazenada como keyframes para animação.