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Jawset TurbulenceFD

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Jawset TurbulenceFD für Cinema4D Single

Fluid Dynamics und volumetrisches Rendering Plug-In mit Hybrid-CPU/GPU Simulations-Pipeline und Echtzeit-Vorschau für MAXON CINEMA 4D
Jawset TurbulenceFD
00012167
Preis: 399,00 €   379,00 €
(451,01 € inkl. MwSt.)
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TurbulenceFD

Mit diesem Plug-In für Cinema4D stehen Ihnen umfangreiche Fluid Dynamics zur Verfügung, mit denen Sie realistische Effekte wie Feuer, Dampf, Explosionen, Staub oder Rauch auf Hollywood-Niveau erstellen können.

 


Voxel-basierte Fluid Dynamics für Gase

TurbulenceFD nutzt einen Voxel-basierten Solver (Navier-Stokes-Gleichungen für inkompressible Fluide). Bei der Berechnung von Rauch und Feuer wird ein Voxel-Gitter verwendet, das die Bewegung des simulierten Fluids beschreibt.

Ausgangspunkt für die Flüssigkeitssimulation ist ein Objekt oder Partikelsystem, das als Quelle für Rauch, Hitze oder Treibstoff dient. TurbulenceFD simuliert dann die physikalische Bewegung des Fluids entlang dieser Emission. Das Ergebnis ist eine realistische Darstellung von Feuer, Explosionen, Wolken, Staub, Dampf und vielem mehr.

 

Realistische Partikel-Advektion

Zentral bei der Flüssigkeitssimulation ist es, eine Reihe an Geschwindigkeitsfeldern anzulegen, die die komplexen charakteristischen Bewegungen einer Flüssigkeit beschreiben. Mit Geschwindigkeits-Caches ist es möglich, die Bewegung von Partikelsystemen zu steuern und dem Voxel-Renderer Bruchstücke oder Funken hinzuzufügen oder einzelne Partikel selbst zu rendern.

Adaptiver Fluid-Container

TurbulenceFD versucht fortlaufend, den Raum der Simulation, der berechnet werden muss, so klein wie möglich zu halten. Das Geschwindigkeitsfeld wird permanent geprüft, damit nur die Bereiche von der Berechnung ausgeschlossen werden, die den Partikelfluss in nachfolgenden Frames nicht beeinflussen. Die Empfindlichkeit jedes Flüssigkeitskanals kann auch einzeln festgelegt werden.

 

Weitere Funktionen:

  • GPU-beschleunigte Simulationsberechnung
  • Physikbasierter Feuer-Shader
  • Multiple Scattering für Rauch (Global Illumination)
  • Emitter-Painting
  • Kollisionsobjekte
  • Shading Kurven-Editor
  • Turbulence Mapping
  • Editor-Vorschau
  • Voxel-Gitter Komprimierung
  • Zündungskontrolle
  • Sub-Grid Details

 

 

 

Weitere Funktionen und Vorteile

Intuitiver Workflow

Um eine Flüssigkeitssimulation anzulegen, können Sie ein beliebiges Geometrieobjekt oder Partikelsystem verwenden, um die Quellen für Rauch, Hitze, Treibstoff usw. in den Raum zu "malen". Der Fluss fließt dann auf physikalisch plausible Weise an diesen Emissionen entlang. So entstehen realistisch aussehendes Feuer, Explosionen, Dampf, Wolken, Staub und mehr.

Volles Ausnutzen der CPU

Die größte technologische Herausforderung bei Flüssigkeitsanimationen ist die Handhabung großer Datenmengen, die für eine Sequenz von Voxel Grids notwendig sind. Aus diesem Grunde wurde die Simulationspipeline von TurbulenceFD von Anfang an für Leistungsoptimierung konzipiert. Dazu gehört eine Auswahl an effizienten numerischen Methoden, die für hohe Genauigkeit und Stabilität in der gesamten Simulationspipeline sorgen. Aber auch die Implementierung dieser Pipeline mithilfe der neuesten Hochleistungsdatenverarbeitungstechnologie, mit der Arbeitsspeicher-Caches, Multi-Core CPUs und hochentwickelte Vektor-Instruktionssets optimal ausgenutzt werden können. Für Sie als Anwender bedeutet das, dass Sie mehr Interationen in kürzerer Zeit durchlaufen lassen können und die Arbeit mit Flüssigkeiten intuitiver und produktiver wird.

 

Bis zu 12x schneller auf der GPU

12 mal schneller bedeuetet 10 Minuten statt 2 Stunden. Dafür gibt es einen einfachen Grund: die heutigen High-End Grafikkarten haben 8-15 mal den Speicherdurchsatz von High-End CPUs. Das macht sich TurbulenceFD zu Nutze. Mit seiner Hybrid-CPU/GPU-Simulationspipeline kann es extrem schnell arbeiten. Anders als andere GPU-basierte Programme handelt es sich hierbei nicht um eine abgespeckte Version der CPU-Simulation. Alle Funktionen werden in der selben Qualität unterstützt. Wenn der GPU-Speicher voll ist, wechselt TurbulenceFD einfach zurück zur CPU. Damit erreichen Sie fast Echtzeit-Geschwindigkeiten bei niedrigen Auflösungen und können die Hundertmillionen Voxel problemlos hochskalieren. Anstatt vorsichtig die Einstellungen zu ändern, den Simulationsvorgang zu starten und dann stundenlang kein Ergebnis zu sehen, können Sie Ihre Flüssigkeitsanimationen schnell durchiterieren und dabei die Veränderungen bereits bei der Verarbeitung der Simulation sehen.

 

Physikalisch basierter Feuer-Shader

Bei der Erstellung glaubwürdiger Feueranimationen ist es sehr wichtig, die Farben richtig hinzubekommen. Sie können Ihre Farbverläufe manuell gestalten, um volle künstlerische Kontrolle zu behalten. Wenn Sie realistische Feuerfarben möchten, kann das direkte Einstellen der Farben aber sehr zeitaufwändig und mühsam werden. Darum simuliert der Feuer-Shader realistische Feuerfarben mit hohem Dynamikumfang, basierend auf dem Black Body Radiation Modell. Dieses Modell wird nur von zwei Temperaturwerten gesteuert. Es erzeugt die Farben, die echtes Feuer bei diesen Temperaturen annehmen würde. TurbulenceFD schränkt Sie damit aber nicht ein: Sie wollen vielleicht realistische Farben, brauchen aber mehr Flexibilität bei der Einstellung des enormen Dynamikumfangs, den Feuer hat. Sie können beispielsweise das Rot etwas verstärken, den Dynamikumfang ein wenig komprimieren, oder die erzeugten Farben als Ausgangspunkt für eine manuelle Einstellung verwenden.

Multiple Scattering

Im Prinzip ist Multiple Scattering wie Global Illumination für Rauch. Mit dieser Methode können Sie Rauch realistischer und heller ausleuchten, da er von allen Richtungen angestrahlt wird. Damit kann auch Feuer den Rauch von innen ausleuchten, was essenziell ist für das realistische Shading von Explosionen. Anders als viele Global Illumination Techniken fügt Multiple Scattering in TurbulenceFD kein Rauschen hinzu und funktioniert damit gut bei Animation. Außerdem sind die Renderzeiten von Multiple Scattering in TurbulenceFD tragbar. Wenn es doch mal schnell gehen muss, können Sie einen Kompromiss aus Geschwindigkeit und Beleuchtungsdetail wählen.

 

Emitter

Emitter sind für die Flüssigkeitssimulation das, was Pinsel fürs Malen sind. Wenn ein Objekt brennen soll, stößt es Hitze und eine Flamme aus. In TurbulenceFD können Sie jedes geometrische Objekt oder Partikelsystem verwenden, um in Fluid-Kanäle auszustoßen. Damit haben Sie alle Freiheiten beim Formen und Animieren Ihrer Emitter. Wenn Sie in TurbulenceFD mit Emittern arbeiten, dann ist das so, als wenn Sie die Pinselstriche animieren würden, die die Quellen für Feuer, Rauch usw. malen. Die Flüssigkeitssimulation nimmt dann Ihre animierten Emissionen und erzeugt einen pyhsikalisch sinnvollen Fluss daraus.

Shading-Kurveneditor

Das Kernstück des Voxel-Shading bilden die Funktionskurven (F-Curves), die Werte wie etwa Temperatur und Dichte in Intensitätswerte umwandeln, die für Opazität und Farbe verwendet werden. TurbulenceFD besitzt einen F-Curve-Editor, der speziell auf Voxel-basiertes Fluid-Shading ausgelegt ist. Er erlaubt eine präzise und intuitive Steuerung, wobei der Workflow sehr dem der Farbkorrektur ähnelt, womit viele Artists bereits vertraut sind. Da die F-Curves beim Rendern mehrere Millionen mal evaluiert werden müssen, gibt es eine spezielle Spline-Kurve für TurbulenceFD, die beim Voxel-Rendering für besonere Effizienz sorgt.

 

 

Turbulenz-Mapping

Durch das Hinzufügen von prozeduralem Rauschen zu einem Flüssigkeitsgeschwindigkeitsfeld können Sie gewellte Ströme erzeugen, die wesentlich turbulenter und interessanter aussehen als normale Ströme. Die Steuerung verhält sich ziemlich wie ein normaler prozeduraler Noise-Shader, den man üblicherweise in Texturierungswerkzeugen findet. Wenn Sie die Turbulenz gleichmäßig zum gesamten Volumen hinzufügen, wird der Kern einer Explosion genauso beeinflusst wie die Bereiche, die sich weiter weg von der heftigen Reaktion befinden, was nicht viel Sinn ergibt. Deswegen können Sie mit TurbulenceFD genau einstellen, wo Sie die Wellen zum Strom hinzufügen möchten. Dazu verwenden Sie einfach einen der Fluid-Kanäle und eine einfache Mapping-Kurve. Auf diese Weise können Sie die Turbulenzen zu bestimmten Bereichen, wie etwa dem Kern einer Explosion oder dem heißen Bereich einer Flamme, hinzufügen.

 

Viewport-Vorschau

Die auf OpenGL basierte Vorschau ermöglicht Ihnen einen detaillierten Einblick in jeden der Fluid-Kanäle in Echtzeit. In der Vorschau werden mehrere Shading-Modi unterstützt. Der analytische Modus zeigt eine detaillierte Darstellung des rohen Outputs der Simulation. Die geshadeten Modi geben Ihnen Echtzeit-Feedback während Sie die Einstellungen für jeden Shader bearbeiten. Zusätzlich zu den komplett dreidimensionalen Vorschaumodi können Sie sich auch einen 2D-Auszug des Voxel-Grids an beliebiger Stelle des Volumens anzeigen lassen. Bei dieser Option handelt es sich quasi um das Vergrößerungsglas der Vorschaumodi und ist mit der Wireframe-Darstellung von geometrischen Objekten vergleichbar.

Voxel-Grid-Komprimierung

Um bei der Handhabung der großen Simulationsdaten zu helfen, besitzt TurbulenceFD eine verlustfreie Datenkomprimierung, die speziell für Flüssigkeitsdaten entwickelt wurde. In der Praxis reduziert es die Voxeldatenmengen auf etwa 60%.

Zündungssteuerung

Die Steuerung, wie Feuer entzündet wird und wie schnell sich die Flamme ausbreitet, ist in TurbulenceFD genauso einfach und flexibel wie das Malen der Flüssigkeiten mithilfe von Emittern. Basieren kann es auf jedem Fluid-Kanal, nicht nur auf der Temperatur. Falls die Temperatur auch die Auftriebskraft beeinflusst, mit der beispielsweise das heiße Gas aufsteigt, können Sie damit auf einen mühsamen Balanceakt verzichten.

 

 

Hochskalieren

Oftmals erarbeitet man die Simulation in einer niedrigen oder mittelgroßen Auflösung, die schnelle Iterationen ermöglicht. Danach möchte man die Simulation einfach nochmal in einer höheren Auflösung abspielen lassen, um das finale Ergebnis zu erzeugen. Das hat aber oft nicht nur einen hohen Detailgrad zur Folge, sondern auch kleine Änderungen in der nun großen Bewegung, da sich die numerische Gesamtsituation der Simulation geändert hat. Durch Hochskalieren können Sie die genaue Form und Bewegung einer Simulation mit niedriger oder mittelgroßer Auflösung beibehalten und nur die hochauflösenden Details hinzufügen. Zudem ist diese Methode schneller, als die komplette Simulation nocheinmal bei voller Auflösung ablaufen zu lassen.

Sub-Grid Detail

Mit Render Time Sub-Grid Detail geht TurbulenceFD noch weiter. Anstatt einen zweiten Durchlauf über die Basissimulation laufen zu lassen, fügen Sie einfach hochauflösende Details während der Renderzeit zum Ergebnis hinzu. Bei extremen Einstellungen ist diese Option nicht so flexibel wie Hochskalieren, dafür sparen Sie sich einen weiteren Simulationsdurchgang oder zusätzlichen Arbeitsspeicherplatz.

 

 

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