Jak začít s VFX #20: Jak na CG simulace?

2 years ago by in Jak začít s VFX, Ostatní Tagged: , , , , , , , , , , , , ,

Na počítačových simulacích je něco fascinujícího. Něco, co mně osobně nutí obdivně zírat pokaždé, když se z moře parametrů a nastavení vynoří simulace, která vypadá úžasně. Létající balónky, které se spojují v logo firmy. Rozmlžené částečky vířící prostorem, navozující pocit silného větru. Digitální voda šířící se městskými ulicemi v nějakém hollywoodském trháku. Populární výbuchy a plameny všeho druhu, které nesmí chybět v žádném akčním videu či filmu… To vše v dnešní době vzniká z velké většiny na obrazovkách monitorů – je to levnější, spolehlivější a bezpečnější než reálné speciální efekty. A i v digitální oblasti je to zatraceně cool.

Dříve si takové simulace mohli na počítačích dovolit jen vědátoři s top vybavením, kteří je používali pro výzkumy celosvětové důležitosti. Doby se však mění. S rostoucím výkonem osobních PC se na začátku minulého desetiletí  objevilo na trhu spoustu softwaru, který dokázal to samé. A jak vývoj nezadržitelně pokračoval, CG simulace už přestaly být výsadkem výzkumných center a velkých trikových studií. Dnes už jsou k dispozici každému, ať už si zadarmo stáhnete Blender nebo pořídíte licenci Maya, 3DMaxu či jiného softwaru. Téměř v jakémkoliv programu si s trochou učení (myšleno “sledování videí na Youtube”) a píle (myšleno “pár hodin metodou pokus-omyl”) zhotovíte vlastní výbuch, realistickou vodní plochu, šlehající plameny nebo vlající vlajku.

Oblast CG simulací je nesmírně rozsáhlá a funguje jako specializace sama o sobě. Takový “sim artist” nebo “sim depiratment” se stará o několik konkrétních oblastí tvorby  – particle simulace, fluid simulace, soft&hard body simulace, crowd simulace a další – a dokonce i mezi nimi se někteří tvůrci specializují. [Firma Scanline je například vyhlášená svými vodními simulacemi, MPC svými davovými atd.] Jak tedy jistě chápete, jedná se o velmi náročnou, zároveň však velmi ceněnou (a velmi dobře placenou) oblast CG tvorby.


 

Particle Simulations

První kategorií simulací, kterou zmíním, jsou Particle simulace. Tento typ simulací volíte pokaždé, když simulace, kterou chcete vytvořit, obsahuje velké množství malých částeček, které však nesplývají dohromady (resp. nejsou v kapalném stavu). V tomto případě vždy vytvoříte určitý zdrojový bod nebo plochu (Emitter), odkud mají částečky začít tryskat. Definujete kolik jich má být, jakým způsobem mají z Emitteru vycházet, jakým způsobem se mají chovat po jeho opuštění, definujete jak mají částečky vypadat a jaké síly na ně mají působit. Dle libosti pak vznikne exploze, unikající pára, padající sníh, roj včel atd. Ve chvíli, kdy je takový Particlový systém připraven podle vašich představ, tak prostě spustíte simulaci a čekáte, co se stane, až se tato vygeneruje.

A většinou se stane něco, co jste nečekali. Začnete tedy dál upravovat parametry, dokud se Particly nezačnou chovat podle toho, co od nich vyžadujete – což je jen velmi zřídka. I tak se ale jedná o skvělou zábavu. Vidět to, jak systémy pod vašima rukama ožívají a chovají se podle toho, co jste kde změnili, a jak vytvářejí nepředvídatelné výsledky, které občas i překonají to, co jste si vysnili – to je jeden z největších zážitků VFX světa…

Fluid Simulations

Druhým, velmi podobným typem simulací jsou Fluid simulace. Jak už název napovídá – jedná se o simulace kapalných látek. I zde vytváříte určitý Emitter, jelikož však tento produkuje namísto poletujících částeček tekoucí kapalinu, potřebujete i nějakou nádobu (Container). V podstatě vytvoříte prostor, který definujete jako ohraničení dané Fluid simulace a ta pak probíhá jen v něm. Ostatní pak probíhá podobně jako u Particle simulací – hrajete si s obrovským množstvím parametrů a snažíte se získat výsledek podle svých představ.

Tímto způsobem můžete stvořit třeba povodňovou vlnu, šlehající napalm, sliz či Terminátora z tekoucí oceli. Fantazii se meze nekladou, na světě nicméně pořád existuje skutečně jen hrstka lidí, kteří takové simulace zvládají opravdu dobře. O důvod víc, abyste se stali dalším z nich… 🙂

Crowd Simulations

Davové simulace (Crowd sims) si berou prvky jak z Particle tak z Fluid simulací. Představte si takový dav lidí – skládá se z desítek, stovek a tisíců “částeček”, ale když se někam vřítí, chová se dost často úplně stejně jako povodeň. Software, který takový systém simuluje, tedy musí počítat s oběma parametry – jednak s nezadržitelným proudem masy těl, jednak se samostatnou inteligencí každé jednotlivé “částečky”. Dlouhá léta – a je tomu tak dodneška – na tomto poli dominoval software Massive, který byl vytvořen pro Wetu a filmový trhák The Lord of the Rings. Tam jsme mohli poprvé vidět takové digitální davy v praxi. Drobouncí bojovníci se hnali do útoku, vráželi do sebe navzájem, zakopávali a padali jeden přes druhého a samozřejmě i útočili na nepřítele.

To vše se musí inteligentně definovat, zpracovat vzhled Particlů (v tomto případě Agentů), zadat jim vzorce chování, vše vygenerovat, aby to dobře fungovalo i vypadalo – a nezemřít přitom na nervový záchvat z nekonečných výpočtů. Dnes už jsou sice takové simulace o dost přístupnější, v posledních letech se objevily relativně “user-friendly” pluginy jako Golaem Crowd či Miarmy, pořád se však dá říct, že se jedná o jednu z nejnáročnějších oblastí CG tvorby. Nehledě na to, že budete potřebovat zatraceně nadupané PC…

Soft a Rigid Body simulace

Další v řadě tu máme takzvané Rigid Body simulace. Ty jsou využívány v případech, kdy dojde “tvrdé na tvrdé”. Jinými slovy, když máme nepoddajné objekty (například dva kamenné kvádry), které na sebe mají nějakým způsobem působit, aniž by dané předměty nějak měnily či deformovaly svůj tvar. Tyhle typy simulací jsou populární třeba ve chvílích, kdy máme spoustu tvrdých objektů, které se mají rozlétávat do všech stran a navzájem na sebe působit (vídáme často v reklamách). Nebo máme-li nějakou strukturu, která se má zničit – kumšt je v tom přesně definovat vlastnosti materiálu a jaké síly na něj budou působit, poté určit, na jaké konkrétní části se objekt rozpadne… a pak už jen sledovat dílo zkázy, kdy na sebe spousta menších částí působí fyzikálními silami.

Spřízněnou kategorií jsou pak Soft Body simulace. Jak již jste nejspíš pochopili, jde o simulace, při nichž si hrajeme s objekty, jež se působením sil mohou deformovat, ohýbat či mačkat. Například papírová krabice, na kterou spadne dělová koule. Trampolína. Do této skupiny pak také spadají Cloth simulace, tedy kdykoliv má někdo na sobě dynamické oblečení, které se fyzikálně přesně deformuje a mačká, musíte zařadit Soft Body Cloth simulace. To samé platí třeba i pro simulace vlasů a chlupů – chovají se podobným způsobem a musíte se tedy také simulovat.


 Jaký software?

Nechci zde zase začínat debatu o tom, zda-li je lepší Maya nebo 3DS Max. Oba dva softwary jsou si velice podobné a zvládají zhruba ty samé věci, takže rozdíl je především v tom, jak vám který sedne. Je však pravdou, že zatímco Maya má v sobě již zabudované úžasné simulační nástroje, 3DS Max se dle mého názoru stává skutečně silným až ve chvíli, kdy si pro něj pořídíte plugin RealFlow ($2000). Pak nicméně Mayu strčí do kapsy. Další velmi kvalitní plugin, který je k dostání jak pro Max tak pro Mayu, je FumeFX ($800). Pro volumetrické simulace je výborná Krakatoa ($1500), pro dynamické destrukce zase RayFire ($400). Pokud to nicméně se simulacemi myslíte vážně, je tu také software Houdini, který jednak můžete získat zdarma v omezené Apprentice edici nebo koupit od $200 za Indie verzi po $2000 za profi verzi. Můžete si však být jisti, že celistvější systém zaměřený na dynamické simulace neseženete. Pokud nicméně chcete vše zadarmo, Blender je jasná odpověď.


 Tutoriály

Abych se přiznal, zdaleka nejvíce mě o základech práce s partikly naučil Andrew Kramer a jeho VideoCopilot.net. Tamější free tutoriály pro Adobe After Effects totiž obsahují obrovské množství titulů zaměřených právě na tvorbu částicových a někdy i Fluid simulací. A jelikož všechny takové simulace fungují všude vpodstatě stejně, vřele vám doporučuji začít tam. Pokud nicméně míříte na celistvější úvod do simulací, odkáži vás samozřejmě na Gnomon Workshop. Přiznám se, že nejlepším kurzem v mé paměti zůstává dvojka Outer Space Dynamics a Underwater Dynamics, které jsou už bohužel dnes poměrně zastaralé. Novější série, se kterou bohužel nemám tu čest, je pak Introduction to Maya Fluid Effects. Vřele také doporučuji tento titul, který vám postup tvorby dynamických simulací vysvětlí na cinematiku od Blur Studia pro hru Dragon Age: Origins. Digital Tutors mají samozřejmě velmi obsáhlou databanku tutoriálů na všechny myslitelné oblasti této problematiky. A kromě toho je tu i Youtube, kde bez problému najdete cokoliv hledáte…


 

Předchozí díl o CG animaci hledejte zde.

Celý seriál pak k nalezení zde.

Podobné články

Freelance filmař, trikař a grafik. Cinematic Director ve Warhorse Studios. Redaktor bývalého časopisu Pixel a tvůrce VFXcz.