“大佬我想学特效!”“会数学么?”“打扰了~”

6月12日

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今天想给大家分享一位国外大神的RnD作品集,他为《复联》《掠食城市》等多部影片制作了特效模拟。网友在视频下的评论基本都是awesome、fantastic、amazing、incredible这些评价,不认识这些词没关系,反正你知道他的技术贼老厉害就可以了。这位大神到底是谁呢?咱们一起来看吧。


Artem Smirnov

Weta资深特效TD


Artem Smirnov是Weta Digital的资深特效技术指导,擅长特效、三维各个环节的VFX制作,曾是加拿大视效公司Mr.X的资深特效技术指导;有着“圣彼得堡迪士尼”之称的俄罗斯最大动画工作室之一Melnitsa Animation Studio的特效TD/特效总监。曾参与过《权力的游戏》《掠食城市》《复仇者联盟3:无限战争》《水形物语》《比利·林恩的中场战事》《生化危机:终章》等多部影及《血族》《无神》《低俗怪谈》等多部电视剧集的特效制作。



▲点击视频观看A.S的个人RnD作品集


在他这支个人RnD作品集中展示了和特效制作相关的5大类内容,接下来就给大家详细介绍一下。注意,大佬的这些特效分解都比较深奥,所以看不懂没关系,看看动图可以了。


01

破碎工具

Destruction Tools



Animation Guide模拟



这是适用于Bullet的Animation Guide工具,必要时可以将方向速度和角速度结合到一起,来匹配动画指导几何体。还可以在用户定义的规则基础之上放置导向力。对于项目来说非常有用。



比如可以将一幢大楼建筑撕裂成两半;



它最主要的功能是用来创建极高精度的可定向模拟效果。动画师可以先用低精度几何体摆出想要实现的效果,特效模拟会尽可能地去进行匹配。


那么用户可自行控制的部分有:碰撞预测、约束邻域分析和基于衡量metrics的不同距离。且还可以直接修改属性。


可以用来设置初始压力

 

在进行碎片掉落模拟的时候,还能保持飞船的动画


*由Michael Chrobek完成模拟


 在其他项目的制作中,可以用一直固定重复的大量碰撞来代替静态动画碰撞;


在环境碰撞场景中稳固碎石

 

还可以用于创建半独立分布式RBD模拟。下面这个是150万个碎片的模拟,最终在8个刀片机模拟了2小时。


Animation Guide模拟



群集模拟第一次测试/默认设置


固定的稳定模拟

 

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渐进式破碎

Progressive fracturing

 

Progressive fracturing系统是为Mr.X的项目而研发。支持重断裂模板、混合断裂阈、动态约束重建、推动力及速度修正和多层结构。



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其他破碎开发

Other destruction dev

 

其他破碎开发包括:带有三向(Triplanar)投射支持的边缘置换着色器;用于测量和过滤的PCA工具;碎片和灰尘的自动来源生成;内置几何体层次的分析和分解;VDB破坏UV拉伸稳定;“连锁反应”激活解算器等等。


将渐进式破碎模拟分解成2567467块

在农场中16个刀片机用时7小时完成


02

Bullet连体力学

Bullet Continuum Mechanics


*由Brandon Fleet完成模拟


BCM是渐进式破碎系统的一种特殊案例,是为《掠食城市》中的小型牵引城市Salzhaken的破碎序列而开发的,主要的思路就是将材质、压力、断裂传播FEM概念和Bullet刚体模拟结合在一起来模拟。



BCM可以根据用户定义的弹性阈值和破坏阈值,来调节不同材质模板,从而得到不同的重断裂效果。调好的模板可以保存,如果在之后的镜头还需要某一特定材质,就可以直接拿出来使用,减少了重复工作。

 

离散压力是作为变形梯度和材质弹性张力的函数来计算的。然后通过径向基函数栅格化为VDB网格。


 

结果断裂和模拟的几何体通常会被用于特定开发的带有切割和撕裂柔和变形器,输出几何体不变,可带有变形运动模糊。


结果压力场会给到断裂传播解算器。用户在压力场梯度控制流量时产生断裂传播。生成的断裂几何体可实现几何体重破碎或在系统运行中重建约束。



03

各向异性流体

Anisotropic Fluids



用于houdini Flip各向异性流体工具,通过检测主要拉伸和流体厚度、根据用户定义的规则和截止值插入附加点,来实现薄片保存技术。



各向异性是通过协方差矩阵的奇异值分解来计算的。旋转迭代SVD解算器,可用于在小矩阵上实现更高效率。



通过这种方式旋转协方差矩阵来计算SVD,绝对最大非对角线元素在每次迭代时变为0。


旋转SVD对最小矩阵(3x3)分解最有效,典型的收敛迭代都是在6以下。


Preserve thereshold 保持阈值



SVD边缘检测,用于驱动表面张力


球体内核视图

SVD迭代收敛为颜色1(绿色)到颜色6(红色)


插入点视图


标称静止质量密度,测量流体拉伸程度


我们再来看两个实际的镜头案例。



04

径向基函数

Radial Basis Functions



径向基函数是一个取值仅仅依赖于离原点距离的函数。通过使用这样一组函数并构建线性系统,任何实值函数都可以在空间中的任何地方进行近似计算。



在建立RBF近似模型之后,就可以在近似变形的情况下,估算3d空间中任何地方的函数值,可看做是空间扭曲。


线性:f(x)=x

 

薄板:f(x)==x*x*log(x)


高斯:f(x)=exp(epsilon*pow(x,2))

 

mumltiQuad:f(x)=sqrt(pow(x*epsilon,2)+1.0)


因为RBF对样本数量或者样本几何体连通性没有任何限制,所以对于变形器来说很有用,特别是对于体积变形的情况,可以直接实现位移投射。


原始模拟的几何体和体积


RBF变形模拟的几何体和体积


自由形式的体积变形器。不需要光栅到点再返回到体积,一步就可以完成直接投射。


未变形的模拟


RBF由线变形,相机是固定的。


沿12曲线进行的变形模拟


利用RBF创建的黑洞到岩石碎片的变形


*Andrea Scibetta制作的岩石破碎


05

其他类

Misc and Small


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RBD指导的颗粒模拟

RBD guided grains simulations



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群集和农场提交工具

Clustering and farm submission tools



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*(关于这块还得请大佬们赐教)

sim cage concept for destruction averaging sims

 


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颗粒精度提高,自定义力场

grains upres and custom forces


 

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带有可变形几何体和多个切割器功能的切片系统

Slicing system with deformable geometry andmultiple cutters support

 


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带有算子分裂的共旋FEM,已完成FEA数学学习

Corotational FEM with operator splitting.Done for FEA math study


刚度-1e7/密度-250


刚度-1e6/密度-512

 

刚度-1e7/密度-100


刚度-1e9/密度-1000

 

是不是感觉看完以后整个人都通透了?请特效大神们收下咱们的膝盖吧~今天的内容就到这里了,欢迎转发哦~


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