2014/10/26

Phoenix FD Fire tips火焰設定技巧


Phoenix FD 2.2的官方教學目前較著重於液體,爆破與濃煙,大尺度浪花。對於火焰的細節反而未多著墨。這裡翻譯兩篇在官方論壇上相關的文章,這兩篇問到了很關鍵的問題,Phoenix FD的主程式也提供了珍貴的設定建議。

Q: 如何可以讓火焰更長(更持久)? Best way to create longer (lasting) flames?
我在汽車底下放了一個火焰來源物件(source object) ,希望火焰能夠圍繞汽車,然後燃燒到接近車頂。整體來說模擬是ok的,但是火焰太快變成煙了我要怎樣讓火焰更長更延伸呢我試著增加溫度參數但是沒什幫助。
(譯者注:這對FumeFX用戶來說也是最基本但也最重要的問題,FumeFX裡面將burn rate調低,variation。)

A:我的看法是注入燃料(fuel) 然後利用燃料參數來控制燃燒的分佈

A(Ivaylo Katev ,Phoenix FD的主程式):以下方法能改善:

  • 增加守恆(conservation) 這可以讓火焰不較不會消失
  • 增加來源物的發射量(discharge of the source) 如此一來就會有比較多的火焰
  • 使用平滑(smooth)守恆方法
  • 改變算圖參數  (the emission) 讓發光參數能涵蓋更廣的溫度範圍

Q:火焰的細節尺度。請問用什麼方法才能讓火焰的尺度減小?Flame detail scale
(原po的意思應該是說如何讓火焰的細節變多,如果說火焰是noise,應該就是指如何讓noise的scale變小) 我目前設定火焰的動態很不錯,只是火焰太大了。以下是我的設定:

timescale: 0.5
Advection Step: 4.0

我試著調整advection 與 vorticity 但是沒有達到我想要的效果。

A:場景的尺度是最重要的 time scale也有相同的效果

Q:我的time scale設置速度是正確的 火焰的物理尺度太大 (原Po的意思是指火焰細節不足) 我希望讓火焰細節的尺寸變小 (渦度的大小變成一半)

A:我懂了但是對於grid模擬的常見問題就是小尺度的細節容易消失你可以試試看用mapping 用三種的noise texture 用來吸引速度。當速度受到某個貼圖所吸引r原色影響速度的x ,RGB三原色作為noise texture 讓這三個材質具有不同的隨機數(seeds) 這樣可以避免三者之間的關聯性, 也就能產生類似亂流的力場。

Q:我不認為我的grid尺寸小到會讓火焰失去細節有別的方法嗎? 如果做了某火焰效果然後導演過來看到畫面說火焰的尺度太小 請變成兩倍大但不可以影響原本的速度 與整體體積』 要怎樣才能滿足導演的要求? 就像下圖那樣


A(Ivaylo Katev ,Phoenix FD的主程式)最小的細節並不等於cell 尺寸細節會大一點 所以改變vorticity advection並不會達到你要的效果我認為唯一的方法是增加grid解析度雖然這無法保證整體動態能夠維持,,因為vorticity不是尺度變數我的觀察如果要維持火焰的行為你必須要提昇vorticity 下圖是我將解析度提升為兩倍另一張圖是我將vorticity變為兩倍 整體的行為(動態)看起來差不多但是當只有解析度提升為兩倍 就無法維持一樣的動態(譯者注:當解析度提昇為兩倍 請將vorticity也提昇兩倍以維持住原本的動態)。


相關文章:


2014/10/25

Phoenix FD 2.2 守恆參數比較


作者:Hammer Chen

Phoenix FD 2.2的設定參數比FumeFX更複雜,更不直觀。往好處想是Phoenix FD能夠針對各種狀況最佳化,當你計算液體時,可以用適合液體的守恆演算法。當體積守恆不是那麼重要的時候,你又可以切換道另外一種演算法。Phoenix FD 2.2提供三種守恆(conservation)方法:Symmetric (對稱法),Smooth(平滑法), Buffered (緩衝法)。物質轉移(Material transfer)與守恆有關,Phoenix FD 2.2亦提供四種方法處理:Classic(經典法), Slow moving( 緩慢移動), Forward transfer (正向轉移),Multi-pass (多個pass)。

目前Phoenix FD預設的參數是:conservation選Symmetric,Material Transder選Multi-pass。還記不記得V-Ray 3.0 預設的兩種GI引擎是哪兩個?Irradiance Map 加Brute Force。通常軟體商的『原廠設定』都有其特殊意義,預設參數可以適用於大部分的狀況,但不見得是最佳化的參數。

除了預設『conservation選Symmetric,Material Transder選Multi-pass』之外,預設的Quality設定為8,SPF設定為2.0。Quality還容易理解,品質越高越細緻,但算圖時間越久。但是SPF就不見得了,SPF越高表示每個frame的計算次數越多,然而grid-based的流體模擬軟體,steps越多會導致訊號模糊化,隨著每次的計算而丟失細節。換言之如果細節重要SPF就不能設定太高,而流體模擬中例如液體,不能有太多雜訊,希望平滑些的話,SPF就該提高。

Phoenix FD 2.2提供太多的選項,很容易讓初學者迷失在參數當中,卻又不能得到滿意的效果,這不就像V-Ray 3.0的狀況類似嗎? 或許這就是ChaosGroup這家公司的軟體撰寫風格(或者是策略吧?)。眾觀市場中,是簡化的軟體介面,簡單易用容易上手的軟體能夠占優勢,或者是以功能導向(往往等於複雜的介面)最終能佔領市場呢?以ZBrush和Mudbox相比,或是Houdini跟3ds max(及其特效相關外掛),似乎介面簡化並不會更占優勢。強大的功能,針對各種狀況提供使用者許許多多的手動參數,讓最終的製作能夠達極大的最佳化,似乎才是關鍵。4 days

守恆法(Conservation) 的優缺點比較表


特性
適用
Pro 優點
Con 缺點
Symmetric 對稱法

很適合用在具有對稱的模擬上,例如核彈爆炸的蕈狀雲
液體 火焰 煙霧
液體或是火焰煙都適用
預覽速度通道時會很明顯看到棋盤圖案
Smooth 平滑法
跟對稱法很類似,只是會產生更加平滑的速度場
液體

較少的細節 不太擅長維持對稱
Buffered 緩衝法
這個方法的運作方式跟上述兩種有大的不同
煙霧與火焰
產生最多的細節
最弱的守恆強度 不適合用在液體

物質轉移(Material Transfer) 優缺點比較表


特性
適用
優點 Pro
缺點 Con
Classic
經典法

液體
穩定性佳
計算液體時體積可能會增加或是減少 這時候要增加SPF
Slow moving 
緩慢移動
這個方法是Semi-Lagrangian的修改版
針對緩慢移動的液體
可避免細節遺失,模糊化

Forward transfer 正向轉移


好的守恆性
穩定性差模擬液體時在水下容易產生空洞
Multi-pass  
多個pass
較少耗散的方法,能夠產生細緻的細節,可以讓煙的邊界很銳利
大尺度的爆炸,或是薄紗式的煙霧或是火山岩流
較多的細節


在介紹完PhoenixFD 2.2的重要參數選項,對於藝術家用戶我們問幾個很基本的問題:
Q: 如果我要模擬火焰,Conservation我應該要選哪一種方法?Material Transfer我應該要選哪種方法?
A:  可以選Symmetric或是Buffered。可以選Classic或Multi-Pass

Q: 如果我要模擬倒酒的動畫,應該怎樣選?
A: Smooth,Classic或Slow moving或Forward transfer。

換句話說我們不應該問:應該選哪個,而應該問哪個方法不適合。如果細節高的話通常就是對煙霧火焰有利,但是對液體模擬不好(會產生過多的雜訊)。但是如果效果平滑的話,會讓火焰或是煙霧失去細節。對於液體而言維持體積守恆很重要,但是對於火焰,大家還是比較重視細節,誰管你火焰的體積變小了?

相關資訊:


2014/10/15

交大學蘭花屋運用歐特克軟體 勇奪全能綠建築大賽四大獎

國立交通大學蘭花屋運用歐特克軟體耀眼全球  勇奪全能綠建築大賽四大獎

採用Autodesk Revit、AutoCAD和Ecotect軟體,3D設計、建模、模擬分析一把罩

【2014年10月14日,臺北】臺灣建築設計軟實力再度站上國際舞台!國立交通大學(交大)UNICODE團隊以「蘭花屋」的創意設計於今(2014)年歐洲盃十項全能綠建築大賽(Solar Decathlon Europe 2014)勇奪都市策略(Urban Design, Transportation and Affordability)大獎第一名,並創下亞洲團隊首次獲得獨立獎項第一名的紀錄。交大UNICODE團隊藉由Autodesk Revit、AutoCAD和Ecotect軟體,實現其改造華人世界屋頂加建的設計理念,期盼藉由「蘭花屋」重新形塑新的台灣城市天際線與都市風貌。此一獨特設計理念同時也獲得該競賽創新大獎第二名、能源效率獎項第三名及公眾票選獎第三名。

國立交通大學UNICODE團隊以蘭花屋創意設計奪下歐洲盃十項全能綠建築大賽都市策略大獎第一名。圖片提供/國立交通大學建築研究所

蘭花屋計畫具備三大主要核心思想,包括綠核(Green Core)、藍天(Blue Sky)和能源屋(Power House),希冀將臺灣大樓頂樓加蓋轉化為都市空間的一部分,除了綠化環境、打造新的天際線外,蘭花屋更可提供創業青年居住,重新分配都市空間的運用。在團隊甫成立之際,便決定選用建築業界最普遍應用的歐特克軟體作為核心工具,交通大學建築研究所助理教授許倍銜指出,「在BIM建築資訊化模型解決方案中,業界使用歐特克產品的比例很高,包括AutoCAD、Autodesk Revit等軟體,因此基於這個基本考量,歐特克軟體成為我們的首選軟體,也很高興歐特克能夠提供我們免費軟體和教育訓練的支援。」

Revit和AutoCAD相輔相成,成就蘭花屋設計
蘭花屋以Revit進行建物的3D模型建置以及相關機電的配置設計,由於Revit軟體能夠在實際建築之前就率先進行衝突檢測,因此專案團隊能夠即早應對修改設計,了解機電設備及其他建材的相互關係,進而縮短作業時程。

Revit可用於協助建置蘭花屋3D模型並整合機電配置。圖片提供/國立交通大學建築研究所

而在圖面輸出部分,交大UNICODE團隊則選用AutoCAD進行室內外細部設計,包含戶外太陽能板、隔熱建材配置、鋼結構、綠核蘭花牆以及室內裝潢等,最終蘭花屋整體設計共有超過900張圖面輸出,甚至比一般建築師事務所的圖面輸出還要多。學生團隊領袖之一曾聖凱同學說:「透過AutoCAD讓UNICODE團隊能有效整合所有2D及3D設計稿,於輸出圖面時大幅降低作業時間,並投入更多人力於提升環保效能設計。」

Ecotect內建功能完備,輕鬆模擬蘭花屋能耗
太陽能十項全能綠建築大賽著重於建築效能及生態設計,希望能打造出對環境衝擊小、節能、效率高的建築,因此蘭花屋採用寶特瓶磚、綠能玻璃、太陽能板等多項環保建材,並堅持全部選用臺灣製造的材料,增進世界對臺灣建材的認識,同時藉助Autodesk Ecotect軟體的模擬功能,讓這座蘭花屋的環保效益都有清楚的數據佐證。


UNICODE團隊以Ecotect分析蘭花屋設計對溫度、風向與室內空氣形成的交互影響作用。圖片提供/國立交通大學建築研究所

許倍銜教授表示:「臺灣和巴黎的氣候完全不一樣,因此我們團隊在前往巴黎前採用Autodesk Ecotect深入分析蘭花屋建材、內部配置所形成之風向流動、日曬角度、溫度等模擬數據,該軟體內建完善全球氣候資料庫,包括主辦地巴黎氣候資料也有,所以我們可直接套用模擬獲得分析數據以佐證建築效能。」

曾聖凱也表示:「Autodesk Ecotect 在3D圖像轉換成模型並進行分析的操作流程十分順暢,大幅降低作業時間。舉例這次團隊同樣採用花博遠東環生方舟的寶特瓶磚,但我們進一步在寶特瓶磚內裝水作為可調節溫度的蓄熱牆,於白天吸收熱能並在晚上放出輻射熱。透過Autodesk Ecotect,我們成功在模擬在巴黎採用此蓄熱牆的成效,同時也加上臺北採用後的資料與之比較,呈現蘭花屋對臺北居住環境的環保效能提升。」

有鑑於Revit的應用層面廣泛,交大希望未來能夠與歐特克進一步規劃BIM解決方案於課程之中,同時UNICODE團隊期待能持續採用Revit建立更多環保、回收的臺灣製造材料元件,快速整合各家合作廠商的設計圖並提升溝通效率,並結合Ecotect分析日照、風向等天候因子,規畫使用建材,甚至是整體建築工程施工的完整規畫等。該團隊也將以蘭花屋作為臺灣城市規劃的全新動能,日後期盼結合歐特克BIM解決方案有效打造出更多適合臺灣各個都市的綠能建築,並將此一環保建築理念在臺宣揚扎根。

# # #
關於太陽能十項全能綠色建築競賽
首次於 2002 年自美國首府華盛頓特區的國家廣場 (National Mall) ; 2014 年於法國巴黎凡爾賽宮花園的「永續村(The Sustainable City Village)」舉行。十項全能綠色建築競賽美國盃與歐洲盃是世界所矚目的菁英秀異學術研發單位展現其面臨永續未來社會,迎向問題導向研發的競技場。歐特克長期以來均為此賽的資源贊助商,所有參賽隊伍均能透過歐特克資源中心(Autodesk Academic Resource Center) 取得免費軟體完成作品。2014 年的歐洲盃於 6 月 27 日至 7 月 14 日間假法國巴黎凡爾賽宮花園裡舉行決賽。

關於交大UNICODE團隊
交大UNICODE團隊由交通大學建築所教授及學生於兩年前組成,致力於打造能使頂樓空間再利用的蘭花屋計畫,藉此更新華人都市天際線。該團隊堅持採用臺灣製造材料打造蘭花屋,參與太陽能十項全能綠色建築競賽,除爭取榮譽外,更希望能將臺灣各項優良產品帶往國際。

關於歐特克
歐特克致力於協助人們想像、設計及創造一個更美好的世界。無論是專業設計人員、工程師和建築師,抑或是數位藝術家、學生和業餘愛好者們,皆可以利用歐特克軟體盡情釋放其創造力,並解決各種重要難題和挑戰。欲瞭解歐特克的更多資訊,敬請瀏覽歐特克公司網站或於Twitter上關注@autodesk。 Autodesk、AutoCAD、Ecotect、Revit是Autodesk, Inc.和/或其在美國和/或其他國家的子公司和/或附屬機構的註冊商標或商標。所有其他品牌名稱、產品名稱或商標均屬於其各自的所有者。Autodesk保留在不事先通知的情況下,隨時變更產品和服務內容、說明和價格的權利,同時對檔案中出現的文字印刷或圖形錯誤不承擔任何責任。
©版權所有2014 Autodesk, Inc.保留所有權利。

2014/10/12

Split geometry like a professional


Hammer Chen

Nowadays, almost everyone can split their 3D model with just one single button. From free maxscript "Splititup" to Rayfire. Even though Rayfire provide you option to cut geometry in radial, the results are still not realistic.

Fore realistic fracture, you must have:

  1. Focal point: the one near impact point have to be higher density (smaller debris) than the one far a way.
  2. the cracks not always go in straight line
  3. Section from fracture should not be smooth.
Here are my tips. The basic concept is first cut my geometry with Rayfire, then cut with thinkingParticles.

1. Split geometry with Rayfire (ProBoolean Uniform), mat ID = 2. Notice the cracks are not straight line after split with ProBoolean Uniform.




2. Select some parts from step one, then cut with thinkingParticles. You can find detail tutorial HERE.

Input parts into thinkingParticles

those particles are used for focal splitting (volumeBreak, cells)


Make sure the Mat ID = 2

The blue parts are cut with thinkingParticles volumeBreak node

3. After split our 3D model with Rayfire plus thinkingParticles, we get this fracture model.

 Section with different Mat ID and correct UVW

With different Mat ID, you are able to give different material to surface and section for the geometry

4. After apply dynamic simulation, I got this final results. Hope you like it ;)


More tutorials:

2014/09/01

thinkingParticles 程序性建築物爆破教學

作者:Hammer Chen

通常大家在網路上看到的或是商業的教學,thinkingParticles的串接節點都很複雜,但個人偏愛簡約的風格,具有容易理解與修改的特質。以下教學影片展示用thinkingParticles 4製作程序性的建築物碎裂動畫,碎裂的中心位置由兩個dummy控制,具有調整彈性,效果可達相當寫實。加上對斷裂面的材質ID設定,可以有更真實的效果,以下為總長七分鐘的教學影片:


重要參數設置(詳細參數請見教學影片):

1. 整體場景:

2. 建築物模型轉成particle:

3. 產生兩團粒子,作為之後切割建築物之用:


4. 讓時間延遲20個frame

5. 切割建築物



6. 距離地面200單位的碎片,會進行第二次切割:


7. 讓碎片受到重力往下:


8. 讓碎片進行實體物理碰撞:

9. 讓碎片的斷面具有不同的材質(顏色),增加寫實度 (完成)

[相關教學]