Het zijn de details die het hem doen

Jij wilt dat je animaties zo realistisch mogelijk overkomen. Wij ook. Onze 3D-designers zijn daarom altijd op zoek naar nieuwe ontwikkelingen voor het maken van gedetailleerde 3D-animaties. Twee van hen, Stefan Siderius en Thimo Bloemhof, vertellen je graag over een project waarin zij een nieuwe techniek kunnen toepassen.

Phoenix FD voor vloeistoffen en gassen

Met de plugin Phoenix FD kunnen Stefan en Thimo fysiek correcte simulaties maken van vloeistoffen en gassen. Die zijn lastig om te visualiseren, omdat de bewegingen afhankelijk zijn van een groot aantal factoren. Denk hierbij aan de dichtheid van de stof, temperatuur, krachten of snelheid en druk waarmee de stof beweegt. Om deze complexiteit uit te werken was tot voor kort een boel tijd en enorm veel computerkracht nodig. Nu is dat proces een stuk makkelijker.

“Het is, voor ons als 3D-designers, een mooi nieuw stuk gereedschap dat een boel nieuwe mogelijkheden biedt. In de natuurkunde wordt gezocht naar modellen die kunnen voorspellen hoe objecten bewegen, denk aan een golf op zee of de valversnelling van een baksteen. Phoenix FD gebruikt deze natuurkundige wetten en wiskunde algoritmes om stromingsleer inzichtelijk te maken,” vertelt Stefan.
“Door deze plugin worden onze animaties beter omdat ze accurater worden en goed weer kunnen geven hoe een case van een klant er in werkelijkheid uit komt te zien.”

Natuurlijk vraagt deze uitleg om een vergelijkend warenonderzoek. In het bijgaande voorbeeld zie je hoe een schip van ongeveer 70 meter door zee vaart. In de breakdown zie je de traditionele aanpak en de versie met Phoenix FD.
In de traditionele versie valt op dat het schip geen enkele interactie heeft met het water. Er is geen boeggolf en de hekgolf is in postproductie toegevoegd als een platte afbeelding.

Belangrijke parameters

We hebben in de studio dit shot opnieuw opgebouwd met onze Phoenix FD.
De parameters die van belang zijn in deze simulatie zijn de schaal van de scene (mm, cm of meters), de snelheid waarmee het schip vaart en de zeegang (de hoogte van de golven).

De schaal is duidelijk, een open oceaan met een middelgroot schip van ongeveer 65 meter. De snelheid wordt opgezocht op Wikipedia, gemiddeld genomen varen dit soort schepen ~30 knopen, ongeveer 60 kilometer per uur. Voor deze case hebben we een gemiddeld scenario gekozen met golven van ongeveer 1,5 meter hoog.

Niet te snel accelereren

De volgende stap is een animatie maken van het schip. Belangrijk is hierbij dat je dit doet zoals het in de echte wereld ook zou gebeuren. Een schip van dit formaat kan niet in 1/10e seconde naar 30 knopen accelereren, dus dat hebben we hier ook nagelaten.

In onze nieuwe versie zie je dus ook dat het schip vanuit stilstand begint en binnen 6 seconden op snelheid komt. Je ziet hierbij heel mooi hoe de golf zich ontwikkelt naarmate de snelheid toeneemt. Zodra het schip op snelheid is gekomen zie je dat de boeg en hekgolf zich ontwikkeld hebben. Aan de achterkant valt de interactie op van het wateroppervlak met de straal water die de schroef opwerpt.
Wanneer water extreme turbulentie doorstaat, krijg je bellen en schuim die drijven op het wateroppervlak. Tijdens het maken van de simulatie ziet Phoenix FD deze waarden en maakt automatisch schuim en bellen. Dit zie je goed in het midden van de hekgolf waar de schroef water opgewoeld heeft en aan de aanzetten van de hekgolf. Hier is de golf zo hoog dat deze vanzelf omslaat en uiteenspat in belletjes en schuim. Het verschil tussen een wel en niet gedetailleerd vindt je hieronder.

Next level visualisaties

Afbeelding ..: Links ongedetailleerd wateroppervlakte en rechts het wateroppervlakte met de details als het schuim en de golven.

Hoe gedetailleerder, hoe zwaarder

Hoe meer details we willen laten zien in het eindproduct, hoe gedetailleerder onze simulatie moet zijn. Dit heeft wel een prijs, namelijk de tijd die het duurt om een simulatie te maken. De animatie uit de breakdown is in ongeveer 12 uur berekend.
Een simulatie maken werkt ongeveer als volgt:
Stel je voor dat je een bak knikkers hebt en je gaat 25 keer per seconde elke positie en beweging van elke knikker berekenen en elke interactie die ze onderling hebben. Dit is in het kort wat er gebeurt. Wil je meer detail in deze simulatie en je maakt de knikker 2x zo klein dan zijn er 2x2x2 (2x zoveel knikkers per as; hoogte, breedte en diepte) zoveel knikkers nodig en wordt de simulatie exponentieel veel zwaarder.

Realistisch resultaat

Nu de simulatie gemaakt is, moet het geheel er ook nog realistisch uitzien. We hebben de kans gegrepen om naast de beweging en simulatie ook de belichting een kleine upgrade te geven. We gebruiken hiervoor HDRI afbeeldingen. Dit zijn 360-gradenfoto’s waarin belichtingsinformatie is opgeslagen. Hieruit kan dus afgeleid worden hoeveel licht er in de omgeving is en hoe fel een lamp bijvoorbeeld schijnt. Met een gewone foto kan dit niet, een felle lamp is gewoon wit en mist de intensiteit die het licht in de echte wereld wel heeft. De lichtinformatie zorgt ervoor dat we een mooie laagstaande zon hebben, wat zorgt voor een mooi contrast in de wolken (zie afbeelding ..).

Next level visualisaties

Afbeelding ..: Links zonder lichtbewerking en rechts met.

En zo maken we dus next level visualisaties

Phoenix FD is een perfect voorbeeld van hoe wij steeds weer de nieuwste ontwikkelingen toepassen in concrete voorbeelden voor onze klanten. We blijven innoveren en daardoor worden de visualisaties die we maken mooier, gedetailleerder en realistischer. Zo blijven we dagelijks bezig met next level visualisaties.

 

Meer weten over de diensten van C4Real? Neem dan gerust contact met ons op.