Рубрикатор
Введение
I. Концепция. Определения. Физика ткани и реализация в 3D.
Практическая часть
II. Поэтапное создание симуляции в UE5. — Инструмент Chaos Cloth. — Подготовка анимированной модели персонажа и модели ткани. — Необходимые плагины. — Ассет ChaosCloth. — Нодовый Set-Up. — Работа с параметрами. — Set-Up для более детальной проработки коллизии. — Тестирование симуляции в сцене. III. Создание симуляции в Houdini FX. — Подготовка геометрии. — Настройка свойств ткани. — Создание Vellum симуляции. — Финальная донастройка. — Перенос симуляции в проект Unreal Engine 5. IV. Сравнение результатов в режиме Real Time Render. V. Вывод о системе Chaos и ее применении для кинематографичных сцен.
Источники
VI. Словарь терминов. Библиография. Источники изображений.
Концепция.
Вряд ли возможно представить мир визуальных эффектов без симуляций. Вместо того, чтобы анимировать сложные физические явления, есть возможность настроить симуляцию и при помощи компьютера вычислить то, каким образом объект или материал взаимодействует с окружающей средой и с самим собой.
Подобно тому, как симуляция жидкости позволяет визуализировать достоверно выглядящие реки, воду в стакане и дым, симуляция ткани отображает то, как реальная ткань могла бы реагировать на внешние силы или движения персонажа.
Реалистичные симуляции обычно генерируются численными алгоритмами, которые задействуют дискретные математические модели во времени. Модель описывает, как должен двигаться материал с учетом его свойств, границ, внешних сил и объектов коллизии в сцене.
В компьютерной графике специалиста в основном интересует внешний вид конечного результата, и физическая точность обычно не является главной целью. Это резко контрастирует с приоритетами инженеров, так как для их целей физическая точность крайне важна, ведь именно точность обеспечивает возможность запускать такие симуляции, которые полезны для моделирования и прогнозирования реальных сценариев.
Физическая точность помогает достичь визуально привлекательных и физически правдоподобных результатов, которые далее можно перенести в плоскость компьютерной графики. Разные желаемые эффекты могут требовать принципиально различных подходов, и это также учитывается при создании симуляции.
mnphmnmn | 2015 | Dress
Данное визуальное исследование рассматривает пайплайн симуляции ткани, где фокус смещен на возможности реального времени в Unreal Engine 5 в сравнении с классическим подходом в более привычных программах для создания VFX (в данном случае — Houdini). Приведены теоретические основы, понимание которых крайне важно для настройки симуляции в любой из программ.
Основная цель исследования — создать симуляцию ткани для ВКР на базе UE5, а также изучить различия между подходами и полученным результатом в программах UE5 и Houdini.
Техническая часть исследования направлена на применение системы Chaos, которая воссоздает сложную физику на основе систем частиц и пружин, наглядно демонстрируя, как параметры вроде жесткости (ориг. Stiffness) и затухания (ориг. Damping) влияют на стабильность и производительность симуляции. В рамках создания симуляции внутри Unreal Engine проведена работа по подбору параметров, представлено два варианта сетапа Chaos Cloth Asset, а также внесены изменения в саму модель ткани.
UE5 хоть и не предназначен для абсолютного реализма и имеет меньшую детализацию, в отличие от солверов Houdini, все же обладает существенным преимуществом в виде мгновенного результата и удобной настройки, а также интерактивности. Воссоздание симуляции в Houdini проводится с целью отражения достоинств и недостатков обоих подходов конкретно для дипломного проекта. Визуальный ряд представлен в формате видео, анимированных изображений, снимков экрана, а также изображений ткани и ее свойств.
Определения.
Ткань (ориг. «cloth», англ.) — это материал, изготовленный путем ткачества или вязания хлопка, шерсти, шелка и т. д.
Ткани | Хлопок | Шерсть | Шелк
Как правило, применение симуляции ткани можно отнести к одной из следующих категорий: — Оффлайн симуляции рассчитываются, настраиваются и обрабатываются перед выводом на экран. У художника есть время, чтобы провести несколько симуляций с различными настройками, чтобы найти желаемый результат. Эти методы обычно нацелены на высокую правдоподобность и подконтрольность. — Симуляции в реальном времени предполагают вычисление динамики геометрии во время выполнения. Это позволяет симуляции интерактивно реагировать на ввод пользователя и изменения в виртуальной среде. Этот тип симуляций имеет очень ограниченное время вычислений и обычно реализуется на аппаратном обеспечении GPU. Алгоритмы моделирования в реальном времени должны быть быстрыми и стабильными.
Физика ткани и реализация в 3D.
Ткань как продукт легкой промышленности оценивается согласно параметрам, которые условно можно разделить на несколько групп: механические, гигиенические, эксплуатационные и эстетические.
В рамках симуляции ткани в программах компьютерной графики наибольшую ценность представляют именно механические свойства, так как на их основе разработаны параметры для настройки симуляции.
В промышленности «к механическим свойствам относятся прочность, сминаемость, драпируемость и износостойкость» [2].
ООО «ЕВА-Текс» | 2021 | Проверка ткани на прочность
Механические свойства ткани — это синергия целой совокупности факторов, в том числе довольно незаметных на первый взгляд. Например, на общую прочность ткани значительно влияют состав нитей, их плотность и структура; эластичность, а также наличие или отсутствие обработки материала. Более прочными являются ткани с особой структурой: волокна должны быть плотно скручены и иметь необходимую жесткость. Например, к прочным относятся разновидности льняных тканей.
Прочность — это параметр, определяющий способность материала противостоять разрыву. Прочность составляют три критерия: — прочность на растяжение; — прочность на раздирание; — предел прочности ткани при продавливании.
Такие методы обработки ткани, как мерсеризация (кратковременная обработка концентрированным раствором едкого натра) и аппретирование (пропитка специальными веществами-аппретами) увеличивают показатель прочности. Отбеливание, окрашивание и отваривание, напротив, уменьшают его.
ООО «ЕВА-Текс» | 2021 | Растяжение ткани на динамометре для оценки удлинения
Удлинение ткани заключается в распрямлении и растяжении нитей внутри волокон и увеличении длины при механическом растягивании [4]. Также это свойство отражает способность материала сопротивляться разрыву.
Удлинение зависит от упругости материала, на которую влияют: — Плотность ткани. Более плотные полотна характеризуются большим количеством изгибов нитей внутри волокна, что увеличивает сопротивляемость к растяжению и разрыву. — Тип плетения. От угла наклона нитей утка внутри волокна зависит угол, под которым ткань будет более или менее устойчивой к механическим воздействиям. — Состав ткани. Полотно, сотканное из сырья, волокна которого способны сцепляться друг с другом, более прочное и устойчивое к растяжению. Так, ткани в составе которых шерсть, например, габардин, характеризуются высокой прочностью и потому устойчивы к разрыву. — Характер отделки ткани. Материал, подвергавшийся растяжению при производстве, обладает меньшей упругостью, так как его волокна уже распрямлены. С другой стороны, ткань, обработанная специальной пропиткой, более устойчива к физическим воздействиям.
ООО «ЕВА-Текс» | 2021 | Виды драпируемости | Ткань с драпировкой
Драпируемость — способность ткани образовывать складки [2]. Драпировку текстиля применяют в декорировании нарядов, штор, интерьеров, арок и дверей. Яркий пример драпированной ткани — театральный занавес.
