Создаем реалистичные жидкости в 3D

22

Реалистичная компьютерная 3d визуализация предполагает работу с разными материалами, в том числе и с жидкостями. Природные водоемы, напитки, дожди — для того, чтобы сделать эти и другие объекты максимально приближенными к настоящим, необходимо использовать специальные методы и программные средства.

компьютерная 3d визуализация капли воды
Жидкое состояние любого вещества характеризуется определенным поведением, что потребуется отразить в процессе визуализации

Актуальные инструменты для визуализации жидкостей

Сегодня в 3d визуализации большинство задач по созданию трехмерной жидкости и моделирования ее поведения относительно других объектов, которые содержит сцена, решаются методом сглаженных частиц, он же SPH (от английского Smoothed Particle Hydrodinamic). Он основывается на представлении жидкости отдельными элементами-частицами, взаимодействующими между собой и образующими жидкость с нужными характеристиками. Частицы используются в следующих визуализаторских инструментах:

  • RealFlow. Эта программа изначально создавалась, чтобы моделировать жидкости методом SPH и с момента своего создания именно с ее помощью решались такие задачи в различных сериалах, фильмах и анимационных фильмах, а также в компьютерных играх и рекламе.
  • Glu3D. Если вы работаете в 3D Max или Maya, этот плагин, также использующий систему частиц, хорошо подойдет для работы с самыми разными жидкостями в любых проектах, начиная от создания статичных рендеров и заканчивая анимированными роликами.

Помимо программ и плагинов, основанных на системе частиц, есть и инструменты, основанные на других методах расчета поведения жидкостей. К примеру, метод решеточных уравнений Больцмана, пришедший в визуализаторскую среду из вычислительной гидродинамики, используется в Blender для того, чтобы смоделировать сцену с участием жидкостей. В такой сцене потребуется указать не только местоположение и характеристики самой жидкости, но и те предметы и поверхности, с которыми она будет взаимодействовать: если вы хотите продемонстрировать зрителю морской берег, не забудьте о том, что волны будут разбиваться о камни.

Где востребована визуализация жидкостей

Какими бы средствами ни пользовался визуализатор, готовую трехмерную модель жидкости можно применить в самых разных случаях. Самое простое — это статичные рендеры, которые часто применяются в маркетинговых целях тогда, когда сделать реальные фотографии не представляется возможным. Например, ландшафтный дизайнер хочет представить клиенту наглядный пример того, как искусственный водоем будет выглядеть в контексте оформления будущего участка — так как на этом конкретном участке водоема еще нет, понадобится прибегнуть к средствам визуализации. В маркетинге также используется и анимация, и для рекламного ролика уже потребуется не просто создать жидкость, но и задать ее поведение, так как в реальности жидкости довольно динамичны. Если это будет визуализация жилого комплекса, в котором присутствует бассейн, то понадобится не просто создать текстуру поверхности, но и оживить ее.

визуализация ландшафта в 3d max, водоем
В компьютерных играх часто требуется воспроизвести реалистичные водоемы или другие жидкости

Сцены компьютерных игр различных жанров часто содержат воду или другие жидкости, которые необходимо смоделировать, задав их внешний вид и поведение. Поскольку современные геймеры всегда обращают внимание не только на сюжет и геймплей игры, но и на реалистичность графики, проработка жидкостей является обязательной даже тогда, когда речь идет о второстепенных декорациях

Трехмерная визуализация в кино и мультфильмах — еще один популярный тренд, и работа с разными жидкостями здесь занимает важное место для создания нужной атмосферы. Например, для фильма «Посейдон» моделирование волны и просчеты  ее взаимодействия с кораблем для реалистичного изображения заняло около года, так как необходимо было воспроизвести максимально правдоподобную сцену.

.