AutoCAD pode receber simulações físicas com Nucleus do Maya

A utilização de recursos para criação de animações baseadas em física sempre foi um diferencial para a maioria dos softwares, e nas chamadas suítes 3d isso é praticamente obrigatório. Todas as ferramentas que trabalham com animação 3d de maneira generalista oferecem meios para gerar simulações de Rigid Body Dynamics, Fluidos ou Soft Bodies. Mas, já pensou usar isso em softwares de CAD como o AutoCAD? Esse é um dos projetos que estão em desenvolvimento no Autodesk Labs como prova de que esse tipo de sistema pode ser útil no design de elementos para projetos.

O sistema adotado pela Autodesk é nada mais que o Nucleus, que é a base dos sistemas de física do Maya. Se você já teve curiosidade de usar o Maya e testou sua parte de simulações baseadas em física, deve ter percebido que existem duas versões do sistema de partículas, fluidos e vários tipos diferentes de módulos para animação. Existem as particles e as nParticles. A letra “n” identifica exatamente o uso do módulo Nucleus.

AutoCAD usando física para realizar design de objetos

O resultado dessa aplicação? O vídeo abaixo mostra bem o resultado do uso desse tipo de tecnologia para ajudar a criar elementos visuais. No caso de áreas como design de produto, será possível adicionar aos modelos 3d criados no AutoCAD, elementos como tecidos e outras tipologias que possam receber deformações com base em física.

No vídeo é possível assistir a simulação de tecidos, usando uma tecnologia muito parecida com que é usada no nCloth do Maya.

O resultado desse tipo de tecnologia dentro do AutoCAD apresenta inúmeras possibilidades de design para qualquer tipo de profissional, que demande trabalhar com elementos realistas. Por exemplo, o design de mobiliário no AutoCAD deve receber uma boa melhoria na visualização, com a possibilidade de trabalhar na simulação de tecidos e outros elementos, adicionando realismo as peças em 3D.

Como conseguir esse tipo de tecnologia para testar? Aos interessados em testar o AutoCAD com simulações baseadas em física, será preciso uma visita ao site do Nucleus no Autodesk Labs. Depois de se cadastrar e fazer o download, você pode aproveitar o recurso de maneira gratuita até Abril de 2012.

Lagoa Multiphysics promete simulações realistas no Softimage

A animação usando simulações físicas sempre delegada para plugins ou softwares especializados devido a sua complexidade e competência em resolver problemas complexos, que seriam incrivelmente trabalhosos de criar usando apenas técnicas tradicionais de animação. Esse sempre foi o legado dos plugins que a cada dia ficam mais sofisticados. O 3dsmax é uma das ferramentas que apresenta a maior quantidade de plugins para esse tipo de animação com destaque para Fume FX e o Krakatoa que permitem criar animações complexas e com grande apelo visual. Outro sistema que oferece grandes possibilidades para a simulação física em animação é o Softimage com o seu incrível e poderoso sistema ICE.

Um sistema de simulação física para o Softimage que usa o ICE foi apresentado essa semana e deixou muita gente de queixo caído. A qualidade e complexidade das animações, sem mencionar a variedade de simulações, acaba transformando esse software em um dos mais promissores na área de efeitos baseados em física. O seu nome é Lagoa Multiphysics e uma demo em vídeo mostra em imagens o que acabei de descrever com palavras:

Lagoa Multiphysics 1.0 – Teaser from Thiago Costa on Vimeo.

O software ainda não está disponível para download ou sequer foi lançado, mas podemos acompanhar recursos avançados como materiais granulados com diferentes índices de fricção, fluidos com densidades variadas, estruturas elásticas e muito mais.

Mas, afinal o que é esse ICE? Para quem não está acostumado a usar o Softimage a plataforma ICE (Acrônimo para Interactive Creative Environment) é uma plataforma que permite expandir o Softimage usando nada mais que uma estrutura de nós. É a tendência de todos das suítes de computação gráfica 3d oferecer esse tipo de sistema, pois ele permite criar sistemas complexos e escalonáveis para projetos de animação e visualização.

Mesmo sem a popularização do Softimage aqui no Brasil a plataforma ICE é muito bem conceituada entre artistas especializados em efeitos especiais, e principalmente no mercado publicitário pela sua flexibilidade.

O autor do Lagoa Multiphysics se chama Thiago Costa e mesmo sem maiores informações sobre o sistema no seu web site pessoal, lá é possível conferir vários dos seus trabalhos usando o Softimage ICE. É uma excelente fonte de informações para usuários do Softimage e também para quem estuda a produção de animações 3d.

Tutorial 3ds Max: Criando uma animação com interação entre obejtos 3D

Os exemplos em que visualizamos objetos em animação isolados nos cenários são simples de criar e reproduzir, pois os seus movimentos são únicos e não geram nenhum tipo de reação entre elementos secundários do cenário. Por exemplo, ao animar uma esfera que gira e se desloca pelo ambiente de maneira isolada, a nossa única preocupação é com a trajetória da esfera e a maneira com que o objeto gira ao longo do seu movimento. Mas, ao adicionar outros elementos como esferas secundárias e obstáculos ao longo do cenário, a dinâmica dos movimentos fica bem mais complicada e difícil de manipular. Para isso é que existem os módulos de física como o Reactor do 3ds Max. Esses módulos de física conseguem calcular e considerar as colisões entre diferentes objetos, para gerar animações secundárias.

Com uma boa noção dessas animações secundárias é possível trabalhar em projetos envolvendo a interação e animação de reações entre objetos. O vídeo abaixo mostra muito bem um exemplo desse tipo de interação em que uma flecha atinge um baú, fazendo com que o mesmo se desloque com o impacto e ainda solte pequenos fragmentos, exatamente no local em que a flecha colide com o objeto.

Caso você queira aprender a criar esse tipo de animação no 3ds Max, o autor do vídeo elaborou uma série de vídeos demonstrando todo o procedimento necessário para criar essa mesma animação.

No vídeo é possível aprender alguns pequenos truques que o artista usa para criar os efeitos e movimentos no impacto, como o movimento flexível que a flecha faz ao penetrar no baú. Para o efeito de torção o autor usa o modificador Bend do 3ds Max que permite fazer esse tipo de deformação de maneira simples, mas não antes de adicionar subdivisões no modelo da flecha de maneira a permitir esse tipo de deformação.

Mesmo sem os modelos 3d usados no tutorial, recomendo que você adote objetos simples como um cubo em conjunto com um cilindro, simulando o uso da flecha e baú. Seguindo os passos mostrados no vídeo e configurando os objetos de acordo com os exemplos, fica bem simples de criar a animação. Como o material está disponível em 720p fica fácil acompanhar os detalhes e menus usados pelo autor no tutorial.

Tutorial Cinema 4D: Armazenando simulações físicas com o Point Cache

Os sistemas e ferramentas que simulam a interação de objetos com base em propriedades físicas são excelentes para animação, mas esses mesmos sistemas apresentam algumas limitações em termos de manipulação de cenas. Por exemplo, se o sistema que simula roupas ou líquidos só funcionar com base na interação em tempo real, o artista não pode usar os dados para gerar uma renderização em rede, pois os dados de interação de um computador serão diferentes um do outro. Para eliminar esse tipo de dificuldade é possível usar sistemas de Cache para a animação, que gravam as posições em que a malha 3d se deforma no disco rígido.

Isso faz com que a animação tenha um considerável ganho em performance e também permite que os dados das deformações sejam reaproveitados em vários computadores, para renderizações em rede ou mesmo na deformação de outros objetos. No Cinema 4D existem várias opções que funcionam com base no armazenamento de informações no disco, para auxiliar na animação. O vídeo abaixo mostra como é que esse tipo de sistema funciona no próprio Cloth Tag e também com o uso de outra opção, mais eficiente chamada de Point Cache.

Se você está começando agora a trabalhar com animação e modelagem 3d, a palavra Cache aqui é uma referência ao armazenamento das informações na memória do computador. Em alguns softwares esse processo é chamado de Bake.

Introduction to Point Cache in Cinema4D from Tim Clapham on Vimeo.

Além de mostrar o funcionamento do sistema de tags do Cinema 4D, que é muito interessante e facilita a manipulação de cenas, o tutorial apresenta dicas de como reduzir o espaço necessário em disco para armazenar esse tipo de simulação.

No tutorial é possível acompanhar a criação de uma simulação de roupas com o Cloth tag do Cinema 4D, o que é perfeitamente normal. Mas, o autor mostra o procedimento para armazenar as informações da animação o sistema de Cache do próprio Cloth. Isso requer aproximadamente 1 MB de espaço para o armazenamento. Sem mencionar o fato que todas as cópias desse objeto, duplicam também o espaço em disco necessário para armazenar a simulação.

Com o Point Cache aplicado diretamente na estrutura dos objetos e não como uma Tag, é possível reduzir significativamente o tamanho dos arquivos do Cache e ainda reaproveitar as informações armazenadas em disco. Pode parecer uma diferença pequena em termos de tamanho, reduzir um arquivo de 1 MB para 600 KB, mas lembre que esse é um exemplo simples e bem curto. Imagine a capa de um personagem que é animada por vários minutos em resolução alta. O ganho de performance é considerável.

Para os usuários do Cinema 4D que não conhecem essa ferramenta chamada Point Cache, o sistema é muito interessante e pode ajudar muito em projetos complexos.

Simulações físicas avançadas com o Blender 3D e MBDyn

O Blender 3D oferece diversas opções e maneiras para realizar simulações físicas em animação com o uso de Rigid Bodies, Soft Bodies, Cloth, Partículas e fluidos. Todas essas opções fazem parte de um incrível arsenal de recursos para trabalhar com animações calculadas pelo próprio software, usando como base apenas algoritmos especializados em simulações 3D. Mas, será que esse tipo de ferramenta consegue realizar todos os tipos de simulação? Com um pouco de ajustes e trabalho de configuração é possível fazer muita coisa, mas algumas simulações físicas ainda precisam de recursos mais sofisticados, como a simulação do atrito no ar ou outras propriedades mais avançadas.

Um projeto muito interessante de pesquisadores italianos, desenvolveu um script em Python que liga o Blender 3d a um software chamado MBDyn (Multi-body dynamics). Esse software é capaz de simular comportamentos físicos avançados, como Aerodynamics e Aeroelastics. Ambas as propriedades são derivadas do estudo e comportamento de objetos se deslocando através do ar, sendo mais relacionados a engenharia aeronáutica. O estudo e análise dessas propriedades é muito usado em projetos de aeronaves como aviões de passageiros e helicópteros.

Como isso é possível? Que script é esse?

Para aprender sobre o funcionamento dessa ferramenta, e visualizar o Blender produzindo e criando um objeto tão complexo como a estrutura de um helicóptero, usando e configurando as suas diversas partes com comportamentos físicos reais, assista ao tutorial abaixo em que o script é demonstrado. Antes de assistir ao material, devo alertar que o mesmo tem aproximadamente uma hora de duração!

Piloted Coaxial Helicopter Tutorial from Doug Baldwin on Vimeo.

No tutorial podemos acompanhar o processo de criação do helicóptero usando os objetos do Blender 3D. O script e as ferramentas usadas no tutorial são bem detalhados e apresentam diversas opções para adicionar os elementos do rotor do helicóptero usando suas propriedades físicas. Assim que o objeto é criado com alguns dos seus elementos, já é possível visualizar os movimentos cíclicos das pás da hélice.

Esse material é muito interessante para pessoas que procuram animação automática realizada pelo Blender, e principalmente tópicos avançados sobre simulações físicas. Como faço para começar?

Se você quiser fazer o download do material necessário, como arquivos e o script usado para fazer a ligação entre o Blender 3D com o MBDyn, visite os seguintes endereços:

Agora você já pode criar os seus próprios projetos aeroespaciais no Blender 3D, fazendo a análise e testes usando propriedades físicas reais! Os arquivos fonte desse tutorial em vídeo, podem ser copiados nesse endereço.

Quero agradecer ao leitor Jefferson, pela dica enviada no fórmulario de contato. Obrigado!