CINEMA 4D – simulace tepelné výměny - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

8. listopadu 2012, 08.48 | Částice mohou být velmi mocným pomocníkem. Na druhou stranu je pravda, že v CINEMĚ 4D chybí nativní systém pro fluidní simulace, i když máme celou škálu pluginů, které tuto problematiku řeší. Můžeme si ale, při vhodném kombinování, pomoci i jinak a efekt simulovat. Určitě ne tak dokonale, pro mnoho užití ale dostatečně.

Níže uvedený příklad, vlastně příklady, jsou takovou simulací. Jako vždy jsem na tuto ukázku přišel v rámci školení, kdy klient, 3D designer pracující ve společnosti vyrábějící rackové skříně, přišel s požadavkem, jak simulovat a zobrazit simulaci tepelné výměny uvnitř zařízení. Nakonec jsem prezentoval dvě metody. Obě dvě jsou založené na modulu MoGraph, a tedy balíčcích Broadcast, anebo plném Studiu, a to proto, že využívají objekt Vykreslení alias Tracer.

Jaký je základní koncept?

Obecně lze říci, že Tracer umí vykreslit skoro cokoli, zejména pokud se jedná o částice, anebo další objekty ve scéně. Můžeme tedy tuto vlastnost poměrně dobře využít, a to jak pro simulaci plně dynamického jevu, tak pro „simulaci“ ve smyslu fake postupu, kdy daný postp bude jen a pouze nástinem „reality“.

Pravda, realita je silné slovo. Jedná se vlastně o tvorbu výukového demonstračního materiálu, nikoli reálného chování. Přesto může být výsledek poměrně zajímavý a také přesvědčivý, což je podstatné...

Příklad první

Postup je tedy následující. Vytvoříme částicový systém, který bude emitovat částice. Tento částicový systém umí být již dynamický, ale bohužel si s ním neporadí Tracer v tomto případě až tak dobře, jak bychom potřebovali. Musíme tedy vytvořit objekt Klonování, který bude nastaven na režim objekt a bude zpracovávat pozici generovanou Emitorem částic. Tento objekt Klonování již bude mít nastavenu vlastnost dynamiky s tím, že všechny generované objekty budou dynamické samostatné a není podle mého třeba, aby se sebou kolidovaly.

Tyto částice (které tedy generuje objekt Klonování, a nikoli samotný částicový systém) kolidují s nějakým prostředím (není podstatné) a mohou je ovlivňovat nějaké další síly. Například i modifikátory, které jsou do scény vložené (Vítr, Rotace apod). Mimochodem, jedná se o simulaci nějakého vzdušného proudění, proto je podle mého vhodné vypnout nastavení gravitace (Ctr+D)

Můžeme nechat proběhnout celou simulaci a je vhodné zapéct jak generátor částic, tak i objekt Klonování s jeho dynamikou, protože analýza simulace bude stabilnější (Tracer má ve zvyku zapomínat a propojovat poslední snímky s prvními). Je také vhodné nastavit režim přehrávání na jednoduchý (nikoli cyklicky, důvod je ten samý).

Vytvoříme si objekt Tracer a ten bude zpracovávat Klonování. A tento objekt můžeme použít jako křivku/cestu pro protažení nějakého profilu. Vše ostatní je jen a pouze o materiálech a dalším nastavení a není nikterak zvlášním. Snad jen...

V mém příkladu jsou materiály tvořené jen barvou (bílá) a alfakanálem s shadery Fresnel (základní linky povrchu), přechodu (maskování začátku a konce) a také efekt Okolní prostředí (jsou otočené normály), který doplňuje dojem „hustoty“ efektu (snižuje intenzitu tam, kde je objekt úzký).

CINEMA 4D – simulace tepelné výměny I: video na Vimeo.com.

Příklad druhý

I druhý příklad využívá Tracer a je velmi podobný s tím rozdílem, že není dynamický. Generátor částic je použit jen a pouze pro postupné vykreslení cest. Ty opět generuje Tracer, ale částice generované emitorem mají jen primitivní homogenní průběh. Až Tracer upravíme. Čímkoli, například deformátorem křivky či dalšími. Tedy deformujeme křivku, kterou následně použijeme v objektu Protažení NURBS. Celý postup je tak opravdu velmi jednoduchý a rychlý.

Osvětlení, použití, kompozice v kostce

Jen krátce k tomu, jak uvedený efekt použít. Obecně je asi vhodné jej používat jako separé pass/vrstvu, protože jej můžeme lépe upravovat a také filtrovat. Například v uvedeném příkladě je při výpočtu použito filtru pro animaci s velkým poloměrem rozostření. Ten dotvroří celý efekt, ale je zároveň až moc měkký pro celý obraz. Proto je vhodné, podle mého soudu, kombinovat více vrstev/výpočtů.

CINEMA 4D – simulace tepelné výměny II: video na Vimeo.com.

Pavel Zoch, Ph.D.