Для начала опишу основные принципы работы. А потом применительно к ракете выше.
Абсолютный минимум
Абсолютный минимум, необходимый для того, чтобы увидеть TFD симуляцию в рендере:
- Добавить TurbulenceFD контейнер
- Поместить полигональный объект внутрь контейнера
- Повестить TFD тег (эмиттер) на полигональный объект
- В эмиттере TurbulenceFD задать для Temperature Value значение 1
- В окне Simulation Window в при выбранном режиме Cache нажимаете Start
Рендерим анимацию.
По умолчанию будет рендериться огонь. Если нужен дым, то продолжаем:
- В контейнере TurbulenceFD во вкладке Rendering в секции Smoke Shader > Mapping для Channel выбираем значение Temperature.
- В том же окне в секции Fire Shader > Mapping для Channel выбираем значение None.
Рендерим.
Контейнер TurbulenceFD, часть 1: масштаб
Я не буду описывать абсолютно все параметры в контейнере (и во всём плагине). Пройдусь только по самым критичным, которые скорее всего пригодятся почти в каждом проекте.
Как только мы добавили контейнер в сцену мы должны учесть два основных параметра:
Размер контейнера
Размер контейнера выбираем на основе наших реальных размеров относительно сцены. Например, если нам нужно сделать взрыв/пожар в окне дома, то размер контейнера будет таким:
Сразу отмечу, что симуляция не просчитывается за пределами контейнера. Но всё, что в нём просчитывается может считаться очень долго. Поэтому следует выбирать такой размер контейнера, чтобы в кадр не попадали края симуляции обрезаемые контейнером. Но, при этом, чтобы контейнер не распространялся далеко во все стороны за пределами фрустума камеры.
Размер вокселя
Размер вокселей выбираем на основе:
- разрешения кадра
- размера деталей с которыми будет взаимодействовать дым (коллайдеры)
- мощности вашего компьютера и свободного места на диске
Расшифрую, что написано в пунктах выше.
1. Другими словами, воксель — это тот же пиксель, только объёмный. Потому не имеет смысла делать их меньше чем пиксель кадра при рендере (а часто воксели гораздо больше).
2. Но при этом если воксели слишком большие, то при огибании дымом коллайдеров может быть видна лесенка. Или если дыму нужно будет протиснуться в маленькую щель, то если размер вокселя больше ширины щели, то дым туда не пройдёт.
3. В конце концов, вся симуляция строится из этих кубиков-вокселей. И чем их больше в контейнере — тем медленнее будет просчитываться ваша симуляция.
Чтобы задать размер вокселя в контейнере сначала удобно будет включить сетку для визуализации размера (Viewport Preview > Show Grid):
На задней стенке контейнера появится сетка:
Теперь во вкладке Container можно менять параметр Voxel Size и смотреть как меняется сетка:
И ещё одна заметка про размер вокселей. Как раз хороший пример для этого пункта:
- размера деталей с которыми будет взаимодействовать дым (коллайдеры)
Если мы хотим, чтобы дым реалистично огибал перила на балконах, то нам нужно выбрать как минимум такой размер вокселей (при большем размере вокселя дым будет рваным и пиксельным):
Но в данном примере я этого делать не буду, потому что симуляция займёт слишком много времени на моём компьютере. Для первоначальной тестовой симуляции размер вокселя можно сделать крупнее, чтобы легче было быстро вносить изменения в симуляцию.
Эмиттер TurbulenceFD
TFD Эмиттером может быть любой полигональный объект, процедурный примитив или партиклы, на которые вешается TFD тег.
У эмиттера есть 2 параметра, которые используются чаще всего:
- Temperature Value — это то как в пространстве распространяется тепло от эмиттера. Чем выше значение — тем горячее источник. Для начала можно установить значение на 1, а потом менять по мере надобности.
- Density Value — это сколько твёрдых частиц мы имеем на условную единицу объёма воздуха. То есть если хотим очень густое вещество, которое долго летает в воздухе и не рассеивается, то увеличиваем этот параметр. Для начала (как и с Temperature Value) можно начать со значения 1.
Temperature и Density — базовые параметры
При симуляции наш эмиттер будет генерировать оба эти канала и мы можем переключаться между ними во вьюпорте, чтобы посмотреть как каждый из них ведёт себя в той окружающей среде которую мы для него создали (контейнер).
Вот, например, так могут выглядеть эти два канала в одной и той же симуляции:
Температура (Temperature):
Плотность (Density):
В этом примере у канала температуры короткий шлейф, потому что вещество быстро охлаждается и его воздействие исчезает. Я это специально сделал в контейнере (об этом ниже).
А вот в канале Density ничего не охлаждается — вещество рассеивается относительно медленно. Поэтому мы продолжаем видеть его независимо от того осталось ли у нас какое-то тепло или нет.
Канал температуры напрямую воздействует на плотность. Точно так же как в реальности тёплый воздух воздействует на частицы дыма, поднимая их вверх. Поэтому, если мы совсем уберём температуру из нашего эмиттера (вернём значение Temperature Value на 0), то симуляция начнёт вести себя так как ведёт себя пыль:
Наша «пыль» продолжает сдуваться ветром и поддаётся действию турбулентности, но она перестала подниматься вверх под действием горячего воздуха (температуры).
Скорость, направление и давление эмиттера
- Normal Force — это скорость с которой вещество распространяется в направлении усреднённых нормалей поверхности объекта. Не нормали каждого полигона по отдельности, а именно всего объекта. Поэтому его лучше использовать для плоских объектов.
- Directional Force — скорость вещества в определённом направлении по осям X, Y, Z (соответственно полям слева направо). Не зависит от нормалей полигонов. Использует локальную систему координат эмиттера.
- Pressure — это давление. Ведёт себя так как в реальности. Высокое значение похоже на взрыв. Отрицательное (ниже нуля) — будет засасывать как чёрная дыра. Например, если давление будет очень сильным (взрыв), а скорость эмиттера в каком-то определённом направлении (Directional Force) — маленькой, то давление «перекроет» собой скорость движения. Эмиттер будет просто «распирать» во все стороны, а движение вещества по оси будет незаметно. Примеры ниже.
Все примеры сделаны «в лабораторных условиях», без воздействия канала температуры (только Density).
Normal Force (значение: 1000 cm):
Directional Force в направлении оси Z (значение: 1000 cm):
Pressure (значение: 1000):
Ещё интересный пример с Pressure: здесь на каждом объекте по одному эмиттеру. На пластине всё так же как в предыдущем примере. А на сфере значение Pressure: -5000. При этом в эмиттере сферы канал Density выключен совсем. Ему не нужно испускать никакие вещества:
Контейнер TurbulenceFD, часть 2: симуляция
Итак, размеры контейнера и вокселей мы задали и эмиттер настроили. Теперь на всё то, что испускает эмиттер нам нужно как-то воздействовать с помощью окружающей среды. В данном случае, под окружающей средой следует понимать все физические процессы которые происходят внутри TurbulenceFD контейнера. Например, коллайдеры, температура, ветер, турбулентность и т.п. И даже время.
Пройдёмся по самым часто употребляемым параметрам, вкладка Simulation:
Ветер
Wind — тут мы задаём направление и скорость ветра по осям X, Y и Z. Похоже на то как это работает в Directional Force эмиттера, только с той разницей, что сначала мы выбираем направление по осям (Wind Direction), а потом независимо от этих значений — силу (Wind Speed).
Как видно в анимации выше, значения направления ветра задаются относительными единицами. Если вам нужно направление всего по одной оси, то можно задать любое значение выше 0. Например, 1 для Z. Если к этой оси добавить ещё одну ось с таким же значением, например X со значением 1, то X и Z поделят направление поровну и ветер будет дуть под углом 45°. Если бы для X я добавил значение 2, то направление ветра по оси X было бы вдвое сильнее значения по оси Z. Как-то так :)
Завихрения
Vorticity — это, как бы, то на сколько «беспокойная» ваша субстанция. Очень похоже на турбулентность (ниже), но больше направлено на своеобразное рассеивание потока, в отличие от турбулентности, которая меняет его направление.
Vorticity 0:
Vorticity 5:
Vorticity 20:
Турбулентность
Turbulence — это изменение направления и скорости потока. Чем сильнее турбулентность, тем больше будет отклонение от изначальной траектории движения потока. Даже в ситуации когда движения потока нет совсем, турбулентность будет воздействовать на статичную субстанцию и развеивать её в разные стороны.
Turb. Intensity: 0
Turb. Intensity: 20
Turb. Intensity: 60
Ниже пример со статичной субстанцией, когда в эмиттере не задана начальная скорость потока:
Turb. Intensity: 0
(да, это анимация, а не статичная картинка)
Turb. Intensity: 60
Советую использовать интенсивность турбулентности (Turb. Intensity) в комбинации с такими параметрами как Smallest Size и Largest Size:
Smallest Size — это то какого диаметра будут самые маленькие завихрения в вашем потоке.
Largest Size — размер самых больших завихрений.
Температура
Temperature — здесь мы влияем на температуру нашего потока. Пройдусь только по основным моментам.
Если вы включили канал температуры в эмиттере, то нужно поставить галочку Active, иначе канал не будет учитываться в симуляции.
Cooling — это то на сколько быстро остывает наш поток. Чем больше значение, тем быстрее «растворится» канал температуры.
Buoyancy — скорость с которой горячий воздух поднимается вверх. Или (при отрицательном значении) холодный — опускается вниз.
Плотность
Density — здесь мы влияем на плотность нашего потока. Пройдусь только по основным моментам.
Если вы включили канал плотности в эмиттере, то нужно поставить галочку Active, иначе канал не будет учитываться в симуляции.
Dissipation — это то насколько быстро наш поток растворится в воздухе так что становится невидимым.
Gravity — сила притяжения. Пыль будет тяжелее дыма, то есть будет быстрее оседать. И этим состоянием вы управляете здесь.
Коллайдеры в TurbulenceFD
Для того, чтобы сделать коллайдер, нужно на полигональный объект повесить TFD тег и поставить галочку Collision Object:
Но есть два замечания:
- Не знаю с чем это связано, но для коллайдера лучше выбирать «толстый» объект, а не плоский полигон. Как показывает практика в таких случаях симуляция столкновений лучше просчитывается.
- Никогда не используйте оригинальные объекты из сцены как коллайдеры — не вешайте на них TFD теги. Для коллайдера желательно использовать низкополигональную модель с минимальным возможным количеством полигонов. Потому что любой лишний полигон коллайдера внутри контейнера заметно замедляет симуляцию.
В примере с домом я бы смоделировал коллайдер так:
(белой обводкой показан TFD контейнер)
Теперь, собрав всё что мы знаем, можем сделать такую простенькую анимацию:
1611792813151-f4c8f8qjr6.mp4
Ракета
@kot_tabaka, для примера я упростил двигатели ракеты и уменьшил количество сопел с 20 до 5. Возможно, в продакшене все 20 и не нужны — зависит от расположения камеры.
JAfxwTVeTf.mp4
В продакшен я бы такую ракету не пустил, но это неплохое начало.
В этой сцене такая высокая скорость потока, что в настройках эмиттера я использовал только канал Density:
А в контейнере во вкладке Simulation я вообще ничего не трогал, кроме одной вещи, которую ещё не описывал выше. Если имеем дело с большими скоростями, то имеет смысл увеличить параметр Frame Sub-Steps Limit — он делает больше итераций просчёта на один кадр анимации (кратное тому значению, которое зададите). Поток получается менее пикселизированным, точнее, вокселизированным :)
A.mp4
