Wasser marsch Optimaler Einsatz von Realflow 2012

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1 FOKUS Film & VFX 3d & Animation Interactive Digital Art Science & Education Service Wasser marsch Optimaler Einsatz von Realflow 2012 Wassersimulationen gehören heutzutage zum guten Ton und sind in fast jedem Repertoire eines 3D-Künstlers sowie in bereits etablierten 3D-Studios vorhanden. Wer neu auf diesem Gebiet ist und die ersten Aufträge entgegennimmt, wird direkt mit engen Deadlines konfrontiert, in denen hochqualitatives Bildmaterial entstehen soll. Um nun optimale Ergebnisse in relativ überschaubarer Zeit zu erhalten, muss somit ein passgenauer Workflow aus einer Kombination von Softwarepaketen samt Plug-ins vorhanden sein. Next Limit Technologies nahm sich dieser Herausforderung an und bietet eine Komplettlösung für einen solchen Arbeitsfluss an. von Rainer Duda 02 Powered by

2 Ausgabe H eute müssen nicht mehr alle Arbeitsschritte in einem einzigen Paket vorgenommen werden. Selbst kleinere Studios greifen meist auf 3D Studio Max 2013 von Autodesk sowie Realflow 2012 (RF) von Next Limit Technologies zurück. Der große Vorteil dieser Kombination ist, dass die Übertragung von Objekten aus dem 3D Studio in Realflow relativ einfach vorgenommen werden kann. Alles, was dazu benötigt wird, sind sogenannte Connectivity Kits oder auch Connectivity Plug-ins. Hier sei gesagt, dass neben 3D Studio Max auch Programme wie z.b. Maya, XSI, Lightwave, Houdini und selbstverständlich Cinema 4D unterstützt werden und sämtliche Plug-ins vorhanden sind. Mehr Flexibilität wird in der kommenden Realflow-2013-Version ermöglicht und dies durch den Export wie auch Import über das beliebte AlembicFormat. Die Installation des Plug-ins geht zügig von der Hand und stellt im 3D-Programm neue Funktionen bereit. Datenaustausch über SD Eine der wichtigsten Funktionen ist die Möglichkeit, eine SD-Datei zu exportieren und wieder zu importieren. Alle sich in der Szene befindlichen 3D-Objekte, die mit der Wassersimulation in Berührung kommen sollen, können ebenfalls mit Keyframes exportiert werden. Ein 3D-Artist kann so ohne Probleme bereits in einem frühen Stadium seines Modells ein Mid-Poly-Objekt zur Verfügung stellen und dem VFX-Artist für den Import in Realflow 2012 übergeben. Selbstverständlich sollten für eine korrekte Simulation die Maße des Objekts bereits stimmig sein und darauf geachtet werden, dass nur die Simulationsinformationen ohne animierte Meshes später aus Realflow exportiert werden. Würde man animierte Objekte aus RF wieder in das 3DPaket importieren, würde über die Zeitleiste hinweg jeder Frame mit einem eigenen Keyframe belegt. Ebenso sollte darauf geachtet werden, dass die Skalierung der Objekte in 3D Studio Max und in Realflow 2012 übereinstim- Simulation Realflow men. Durch das Anlegen eines neuen Projekts in Realflow 2012 kann ein VFX-Artist daraufhin das im SD-Format vorliegende Objekt über das Import-Menü als Object importieren und mit dem Aufbau der Simulation beginnen. Dabei spielt es laut der Funktionspalette von Realflow keine Rolle, ob eine Flüssigkeitssimulation, Rigid- wie auch Soft-Body-Animationen über den Caronte Body Dynamics Solver oder das Zerbrechen über Fracture-Nodes gefordert wird. Neben kleinen Wassersimulationen wie das Einschenken von Wein in ein Weinglas mit Partikelemitter kann Realflow auch mit sogenannten Large-Scale-Animationen dienen. Hierfür wurde der allseits bekannte Hybrido Solver eingeführt, der in der kommenden Version 2013 von Realflow in überarbeiteter Form als Version 2 vorhanden sein wird. Das Ziel ist noch bessere Qualität in noch kürzerer Simulationszeit. Die Namensgebung des Solvers basiert auf seiner eigentlichen Funktionalität, da es sich um einen Hybrid handelt. Es findet ein Zusammenspiel von Grid-Fluid-Objekten und Partikelemitter statt. Dadurch ist man in der Lage, spielend einfach einen großen Ozean inklusive Wasserschaum und Wasserspritzern samt Nebel zu erzeugen. Die Software hat ihre Fähigkeiten in diesem Gebiet bereits eindrucksvoll bewiesen in Filmprojekten wie Ice Age 4, Resident Evil Retribution oder The Avengers. Berechnung der Simulation Sind z.b. Partikelemitter gesetzt und sollen für einen ersten Versuch simuliert werden, so genügt ein Klick auf Simulate. Die Simulation wird bis zum festgelegten End-Frame durchgeführt und die gecachten Informationen in der Zeitleiste wie auch im dafür vorgesehen Ordner abgelegt. Ist man nicht zufrieden, kann man über Reset die Simulationsdaten löschen und einen neuen Versuch vorbereiten. Neben diesem Grundverfahren erlaubt Realflow 2012 auch den Einsatz von sogenannten Realflow Nodes nicht zu verwechseln mit den Nodes im Programm selbst. Dahinter verbirgt sich nichts anderes als das Simulieren im Netzwerk. Sozusagen das Programm selbst dient im Netzwerk als Node. Alles was dazu gebraucht wird, sind neben einer Lizenz für Realflow 2012 die gewünschte Lizenzanzahl von benötigten Nodes, ein Job-Manager, welcher nur einmal auf einem Rechner im Netzwerk installiert und ausgeführt werden muss, eine ausgeführte Render-Node auf jedem PC, der als Rechenknecht dienen soll, und ein dafür eingerichtetes Netzwerk inklusive der nötigen Rechte, IP-Adressen und eingerichteten Ports. Der Job-Manager stellt ein spezielles WebInterface bereit, in dem man den Status des Simulationsnetzwerks nachvollziehen kann. Durch die Eingabe der IP-Adresse und dem dazugehörigen Port kann man die Übersicht im Browser oder in Realflow als Fenster aufrufen. Möchte man die Netzwerksimulation in der Produktion nutzen, so muss zunächst kurz in den Realflow-Einstellungen (File -> Preferences) des Hauptrechners der Job-Manager verknüpft und ggf. Pfade anlegt werden. Dabei spielt es kaum eine Rolle, welches Betriebssystem auf welchem Rechner läuft. Selbst die eigene Workstation kann als Node verwendet werden. Möchte man nur auf dem eigenen System, also im Hintergrund simulieren und die Realflow-GUI-Version weiter benutzen ohne langes Warten auf Beendigung des Simulationsprozesses, so kann man den klassischen Weg gehen und die Realflownode.exe inklusive der zu simulierenden Szene im Terminal nacheinander aufführen und starten. Hinter der Realflownode.exe verbirgt sich nichts anderes als die Standardversion Realflow 2012 inklusive kompletter Funktionalität jedoch ohne Benutzer-Interface, wie man es gewohnt ist. Simulation verschiedener Emitter-Versionen Teilt ein Art-Director dem VFX-Artist mit, dass er vier verschiedene Versionen eines speziellen Shots erstellen soll, so bietet es sich an, 03

3 FOKUS Film & VFX 3d & Animation Interactive Ist der Connectivity Plug-in installiert, so erhält der Benutzer neue Tools für das Arbeiten mit Realflowdaten. 1: Export wie auch Import von SD-Daten; 2: Exportfunktion für PFlow Partikel; 3: Export sowie Import von BIN-Meshes vier Node-Lizenzen zu erwerben und diese auf vier PCs im Netzwerk zu installieren und einzubinden. Next Limit Technologies bietet neben Windows-Rechnern ebenfalls Kompatibilität für Mac OS wie auch Linux-Systeme die Funktionalität ist plattformübergrei- Digital Art Realflow sollte in den Einstellungen mitgeteilt werden, aus welchem Programm die 3D-Objekte stammen, damit die Achsenpositionen korrekt interpretiert werden. 04 Service Für eine akkurate Simulation wird das 3D-Objekt als SD-Datei exportiert. Der Speicherort kann frei gewählt werden. fend. Um nun aber verschiedene Szenarien, verschiedene Simulationen eines Emitters zu erstellen, müssen zunächst sogenannte IDOCs erzeugt werden. IDOCS kann man mit Containern gleichsetzen, die z.b. Partikelemitter oder Fluid Grids als Child beinhalten. War der Import erfolgreich, jedoch scheint das 3D-Objekt die falsche Größe zu haben, so kann man in Realflow nachskalieren. Empfehlenswert ist aber eine korrekte Größe im 3D-Paket einzustellen. Science & Education Das Gute daran ist, dass IDOCs simultan im Netzwerk abgearbeitet werden können! Als Erstes sollte der VFX-Artist alle IDOCs bis auf das erste auf inaktiv setzen. Die Zustände der IDOCs können über die im Menü erhältlichen Ampelfarben grün für aktiv und rot für inaktiv geändert werden. Ist das erste aktiv, dann kann eine gewünschte Position z.b. des Partikelemitters eingenommen und nach Adjustierung aller Parameter das aktive IDOC an den Job-Manager gesandt werden. Dazu muss der Befehl Send to Job Manager benutzt werden anstelle von Simulate. Direkt nach dem Befehl wird bzw. soll nun das erste IDOC auf inaktiv gesetzt wie auch das folgende zweite IDOC aktiviert werden. Nun kann dies die nächste mögliche Position einnehmen. Auch diese kann nach der gewünschten Positionierung an den Job-Manager gesandt werden. Das Verfahren lässt sich leicht durchschauen und ist im Grunde straightforward. Ein IDOC nach dem anderen wird aktiviert, im Netz simuliert und deaktiviert. Durch dieses Verfahren werden wie zuvor kurz erwähnt verschiedene Simulationen zeitgleich im Netzwerk simuliert, und der VFX-Artist kann problem- Der Aufbau der Simulation ist relativ simpel gehalten. Eine Box wird innerhalb der Wanne relativ breit gezogen und dient als Spawn-Point für einen Partikelemitter.

4 i i Das Meshing wird komplett in Realflow vorgenommen und als Sequenz von *bindateien abgelegt. Diese werden in 3D Studio Max 2013 als BIN-Mesh importiert und wie ein animiertes 3D-Objekt behandelt. Es kann ein Mental Ray Wasser-Shader zugewiesen und gerendert werden. Im Gegensatz zum Meshing-Prozess in Realflow, wird bei diesem Weg eine Sequenz von *bin Daten für Partikel sowie Meshes erzeugt. Damit dies jedoch von statten gehen kann, muss in der Export-Central dem Emitter mitgeteilt werden, dass er auch eine Sequenz für die Partikel erzeugen soll. Daraufhin wird über das installierte Realflow Renderkit, kurz Rfrk, in 3D Studio Max 2013 ein Mesher 2 Objekt erzeugt. Als Importquelle dient die Partikelsequenz. Unter dem Modify-Panel findet sich eine Palette an Optionen zur Darstellung der Partikel und zudem ein Import für die Meshes. Über den Button Render erhält man den Frame inklusive der gerenderten Flüssigkeit als Mesh zur Renderzeit. Voraussetzung für eine korrekte Darstellung ist allerdings ein zugewiesener Shader.

5 FOKUS Film & VFX 3d & Animation Interactive Digital Art Sobald die Simulation startet, kann man den Fortschritt im Log-Fenster nachverfolgen. Die bereits berechneten Frames werden im Cache abgelegt und in der Zeitleiste gelb angezeigt. Science & Education Service mitter als Childs. Durch einen Rechtsklick auf den neu erzeugten Particle-Mesh-Container lässt sich nach einer erfolgreichen Simulation mit dem Befehl Build das Meshing durchführen. Nach kurzer Rechenzeit sollte eine solide Geometrie sichtbar sein. Beim Einsatz mit Partikelemittern kann es vorkommen, dass die Flüssigkeit mehr nach einer zähen Flüssigkeit aussieht und nicht dem Aussehen und Verhalten von Wasser nahekommt. Um die allgemeine Formgebung mit wenigen Handgriffen zu beeinflussen und etwas Natürlichkeit von Wasser-ähnlicher Flüssigkeit zu bekommen, sollte man z.b. die Eigenschaften des Mesh inspizieren erreichbar über einen Rechtsklick auf den Container. Zusätzlich sind spezielle Filteroptionen wie Relaxation vorhanden. Erhöht man den Parameter, so nimmt die Flüssigkeit bereits eine natürliche Form an. Grid Meshing Im Realflow-Installationsverzeichnis sind zwei Executables vorhanden. Das Hauptprogramm mit Benutzeroberfläche und eine Node-Version ohne die GUI. Simulationen können so im Hintergrund durchgeführt und im Hauptprogramm weitergearbeitet werden. Unter der Menüleiste finden sich wichtige Werkzeuge wieder. Zum einen zur Erzeugung der sogenannten IDOCS inklusive den Zuständen den man ihnen zuweisen kann und ein Schalter, um aus der bereits vorhandenen Simulation Meshes zu generieren. los die GUI-Version von Realflow 2012, also das Standardprogramm weiter benutzen. Selbstverständlich kann zwischendurch ein IDOC als aktiv gesetzt werden. Dann empfiehlt es sich, die Zeitleiste zu aktualisieren, um auf dem neusten Stand der Simulation zu bleiben. Ausstattung der IDOCs Jedes IDOC kann auch der Einfachheit halber mit einem eigenen Emitter oder Fluid Grid ausgestattet werden. So spart man sich weitere Arbeitsschritte. Wird hingegen nur ein Emitter genutzt und für mehrere Positionen verschoben, dann empfiehlt es sich, die jeweilige Ausgangsposition für die einzelnen IDOCs in einer XML-Datei abzulegen. Einstellen kann man dies in der Export-Central im Menü Export oder über den Shortcut F12. Bei Bedarf kann so jederzeit die Position des Objekts in die finale Position upgedatet werden. 06 Weiterverarbeitung Meshing Nach einer erfolgreichen Simulation der gesamten Szene in Realflow 2012 gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten, wie weiter verfahren werden kann. Das Schlagwort hierfür ist Meshing und ist neben der eigentlichen Simulation der Partikel der wichtigste Schritt in der Arbeit. Insgesamt stehen dem VFX-Artist drei Meshing-Verfahren zur Verfügung: das Grid Mesh, Render Kit Mesh und das Particle Mesh letzteres gilt als Standard. Kurz gesagt wird die Flüssigkeit bei Grid Mesh sowie Particle Mesh innerhalb von Realflow 2012 in 3D-Geometrie konvertiert und erst danach in das 3D-Paket, hier 3D Studio Max 2013, exportiert. Aktivieren lässt sich z.b. das Particle Meshing, indem die Partikelemitter selektiert und über das Mesh-Menü Particle Meshing ausgewählt werden. Ein neuer Container wird daraufhin in der Seitenleiste erzeugt und besitzt den oder die Partikele- Die nächste Option Grid Meshing wird hauptsächlich für Hybrido-Container genutzt. Der große Unterschied zum Standard-ParticleMeshing liegt in der Auswahl der AusgangsNode in Realflow selbst. Hier wird eine Grid Domain, die einem eingezäunten Gebiet für den Ozean entspricht, eingesetzt. Anderes Verhalten und ein anderer Einsatz bieten natürlich auch eine neue Palette an Einstellungsmöglichkeiten. Während die Simulation wie bereits bekannt vonstattengeht, müssen Eigenschaften für ein dezentes Meshing mit speziellen Eigenschaften vorgenommen werden. Hier muss der VFX-Artist Ausschau halten nach dem Parameter Detail Threshold unter den Surface-Eigenschaften der Grid Domain und diese verringern. Das Ergebnis des Ozean-Grids sollte nachfolgend nicht mehr Treppenstufen ähneln. Dem zuständigen VFX-Artist bleibt es frei, welche Parameter er benutzt, um das Ergebnis zu erzeugen. Aber der wichtigste Eigenschaftsparameter ist wohl die Wahl der Open Boundaries. Dahinter verbirgt sich die Möglichkeit, nur die Wasseroberfläche als Mesh darzustellen, anstatt eines gesamten Mesh-Blocks, welcher auf den ersten Blick unnatürlich und mehr nach einer Art Knete aussieht. Export der Meshes Der Export findet wie gehabt einerseits über den Befehl Build statt. Daraus resultiert eine im *.bin-dateiformat vorliegende Sequenz. Bei einem Build-Befehl wird lediglich das Mesh eines Frames, eine Art Vorschau erstellt, von der aus man Parameterveränderungen ausprobieren kann. Ist der VFX-Artist sich aber sicher, so kann er auf den ersten Frame wechseln und durch den Befehl Build Meshes sämtliche Meshes einer Simulation erzeugen und

6 Ausgabe Realflow Tipps Warum sehe ich in meiner RealflowZeitleiste nach der Simulation keine gelbe Unterlegung? Und warum kann ich im Renderkit zwar meine Partikel im Viewport sehen aber nicht rendern? ii In beiden Fällen sollte sichergestellt werden, dass die Lizenzen ordnungsgemäß eingerichtet sind bzw. der Lizenzserver einwandfrei läuft. Die DemoVersion von Realflow besitzt ohnehin Einschränkungen. Wenn ich mit Mental Ray rendern möchte erscheinen Fehlermeldungen. Ist das normal? ii Das kann an sich passieren, macht aber nicht wirklich viel aus. Die Fehlermeldung geht von 3DS Max aus und teilt dem Benutzer mit, dass *bin-dateien im Shader/Material-Kontext nicht verarbeitet werden können. Das Renderkit ist jedoch ein eigenständiges Tool in 3DS Max 2013 und kann ohne Probleme *bin-dateien lesen und auswerten. nach Fertigstellung den Import in das 3D-Paket vorbereiten. Durch die in dem Connectivity Plug-in implementierte Funktion Create BinMesh Object ist man in der Lage, ein Objekt aus der entstandenen Sequenz zu generieren. In 3D-Studio Max 2013 wird die Flüssigkeit nachfolgend als animiertes Objekt behandelt und kann mit einem Flüssigkeits-Shader versehen werden. Die Besonderheit bei den beiden kurz vorgestellten Verfahren ist, dass die Simulation komplett in Realflow 2012 abgeschlossen und das Ergebnis als Mesh an das 3D-Paket weitergeleitet wird. Next Limit Technologies geht aber auch hier einen Schritt auf die VFXArtists zu und implementierte eine weitere Funktion samt einem dazugehörigen Tool für verschiedene 3D-Pakete. Render Kit Eine weitere Möglichkeit gibt dem VFX-Artist mehr Freiheit in seiner Arbeit, aber diesmal innerhalb von 3D-Studio Max Das Ergebnis der Simulation, also das Mesh wird sozusagen erst in 3D Studio Max prozedural zur RenderZeit erzeugt. Ausgangspunkt ist eine Simulation in Realflow 2012 mit Partikelemittern. Für das Meshing wird der Container Particle Mesh (Render Kit) im Mesh-Menü gewählt. Nach einem Build-Meshes-Befehl werden wieder *.bin Dateien erzeugt, diese beinhalten nun jedoch nur Informationen über die Partikel. Daher ist der VFX-Artist in den Eigenschaften des Particle-Mesh (Render-Kit)-Container Simulation Realflow lediglich in der Lage auszuwählen, welche Informationen über die Partikelsimulation enthalten sein sollen. Das Render Kit an sich ist ein eigenständiges Tool, welches durch eine Lizenz geschützt ist und installiert werden muss. Wie von dem Connectivity Plug-in bekannt, wird dem Nutzer von 3D Studio Max eine neue Toolbar bereitgestellt mit Importfunktion. Um nach einem erfolgreichen Import im 3D-Studio von der neuen Funktionalität Gebrauch IDOCS sind im Node-Window als Container verfügbar. Man kann in ihnen eine beliebige Anzahl von Emitter unterbringen oder lediglich ein und zu machen, muss die denselben. Viewport Mesh Preview auf Auto Update geändert werden. Die Vorschau zeigt daraufhin keine Punktwolken mehr, sondern das prozedural erzeugte Mesh. Man könnte hier auch sagen EchtzeitMeshing. Sämtliche Detaileinstellungen, Im Mesh-Menü ist man in der Lage eine Form des Meshings zu bestimmen. die benötigt werden, um das Mesh den gewünschten Bedürfnissen anzupassen, können ab diesem täten anbietet, um auch effizient arbeiten zu Zeitpunkt komplett in 3D Studio Max 2013 un- können. Die Pipeline ist kurz gesagt lückenternommen werden das jedoch in Abhängig- los, selbst die Kommunikation der einzelnen keit von den zuvor aus RF 2012 exportierten Programme im Netzwerk auf verschiedenen Eigenschaften. Welcher Renderer daraufhin Betriebssystemen verläuft reibungslos. zum Einsatz kommt, ist ebenfalls dem VFX- Preistechnisch liegt Next Limit TechnoloArtist bzw. einem anderen Artist überlassen, gies im moderaten Bereich nicht zu teuer der sich um das Rendering kümmert das und nicht zu günstig. Eine Standardlizenz von Gleiche gilt für Nutzer von Cinema 4D. Der zu- Realflow 2012 kostet umgerechnet Euro ständige Artist kann natürlich auch das Me- inkl. Steuern, jeder Realflow-Node 370 Euro shing auf den Rechnern im Netzwerk durch- inkl. Steuern und das Render Kit 140 Euro führen lassen, jedoch muss für jeden dieser inkl. Steuern. Bei jeder Standardlizenz ist ein Rechner eine Render-Kit-Lizenz vorhanden Render Kit enthalten. Weitere Informationen sein ähnlich wie bei den Realflow-Nodes. zu Realflow 2012 und der kommenden 2013er Erhältlich ist das Render Kit für dieselben 3D- Version gibt es auf der offiziellen Homepage ei Pakete wie die Connectivity Plug-ins. Prädikat Empfehlenswert Realflow passt sich wunderbar verschiedensten Produktionsszenarien an und bietet Studios größtmögliche Flexibilität im Workflow. Ein großer Pluspunkt ist, dass Next Limit Technologies verschiedenste Lösungen in Form von Plug-ins, Toolkits und Funktionali- DP-Autor Rainer Duda ist mit seinem Unternehmen RD Innovations in den Bereichen Entwicklung von innovativen 3D-Lösungen sowie im 3D-Druck tätig. Probleme in der Realisierung? Objekte und Tools nicht auffindbar? Schreiben Sie DP-Autor Rainer Duda eine unter 07