SIMULAZIONE DEL FUOCO CON BLENDER 3D

In questo articolo vediamo come simulare
e renderizzare il fuoco in blender 3D

Step 1: impostare la scena

Il dominio ridimensionato

Il primo step per realizzare una simulazione del fuoco all’interno di Blender 3D è impostare tutti gli elementi necessari allo scopo all’interno della scena. Partiamo creando la mesh che dovrà bruciare, che nel caso di questo articolo una ico-sfera.A questo punto andiamo in alto a sinistra nel “3D Viewport” e dal menu “Object” selezioniamo:
Object > Quick Effects > Quick Smoke
Blender farà apparire del fumo attorno al nostro oggetto che verrà inscritto in un parallelepipedo che d’ora in avanti chiameremo dominio o domain.

Il dominio (domain)

All’interno di Blender tutte le simulazioni di fluidi sono limitate in un volume che si chiama dominio. La sua funzione è limitare il numero di calcoli che deve eseguire il computer per la simulazione e contenere tutti i fenomeni fisici che interagiscono tra di loro per creare la simulazione.

Andiamo ora a proporzionare il dominio in relazione al nostro oggetto, solitamente si procede ingrandendo il dominio per lasciare spazio alla simulazione di evolvere.

Step 2: L’oggetto “Turbolenza”

Riportiamo evidenziati i parametri della turbolanza da configurare

Inseriamo un oggetto turbolenza nella scena al di sopra dell’oggetto che emette il fuoco, questo ci servirà per muovere le fiamme.
Per fare questo premiamo la combinazioni di tasti Shift+A e visualizziamo il menù “Add” nel 3D Viewport.
Andiamo quindi alla voce Force Field > Turbolence
L’oggetto “turbolenza” sarà applicato alla nostra scena, e sarà visualizzato come una croce.
Andiamo ora nella parte di destra di Blender a definire i parametri della turbolenza e andiamo a modificare i valori di:
Strength impostandolo a 0.4
Noise Amount impostandolo a 0.4

Step 3: Parametri dell’oggetto fuoco

I parametri da configurare dell’oggetto fuoco

Definiamo quindi i parametri dell’oggetto che brucia, nel caso del nostro tutorial la icosfera che andiamo a selezionare. Nella parte di destra di Blender, nella sezione “Simulazione” definita dall’icona con una sfera piccola che orbita intorno a una sfera più grande andiamo a impostare i parametri in questo modo:
Nella sezione “Settting”:
Il parametro “Flow Type” lo impostiamo con valore “Fire”
Il parametro “Fuel” settiamo il valore a 2
Il parametro fuel, come suggerisce il nome, definisce la qualità di benzina utilizzata nella simulazione, quindi la potenza della fiamma.
Attiviamo la spunta dal parametro texture e ci spostiamo nella sezione texture per gestire l’emissione delle fiamme.

Step 4: Texture per la gestione delle fiamme

Applicazione della texture all’oggetto per il controllo dell’emissione delle fiamme

Per movimentare l’emissione delle fiamme dalla superficie della mesh che brucia possiamo utilizzare una texture per movimentare la generazione delle lingue di fuoco.Per fare questo andiamo nella sezione texture di Blender, sempre nella spalla destra del programma e creiamo una nuova texture di tipo “Cloud”, definiamo i parametri in questo modo:
Size a 0.1
Contrast a 5
Ritorniamo ora nella sezione di simulazione dell’oggetto fuoco e applichiamo la texture sulla superficie.

Step 5: Parametri del dominio

La sezione Cache nella simulazione del fuoco di Blender

A questo punto andiamo a definire i parametri del dominio, questa parte è la configurazione più complessa poichè buona parte del risultato finale della simulazione è definita dalla definizione di questi valori.Selezioniamo il dominio, ovvero il parallelepipedo che circonda l’oggetto che brucia, e nella relativa sezione simulazione, nella parte destra di Blender andiamo a definire i parametri secondo le indicazioni che ti fornirò tra poco:

Resolution Divisions 128

Il parametro “Resolution Divisions” definisce in quante parti il dominio deve essere suddiviso per la simulazione, lo possiamo intendere in modo analogo alla risoluzione di una fotografia; più questo valore sarà elevato più la simulazione sarà dettaglia ma questo implicherà un sempre maggiore impegno in termini di calcolo del pc.

La definizione di questo parametro è indissolubilmente legata alla potenza dell’hardware che avete a disposizone, spetta a voi trovare il giusto compromesso tra risuluzione tempo di rendering.

Per farsi un’idea della risoluzione della simulazione possiamo osservare il piccolo cubo in un angolo del dominio, più il valore di risoluzione sarà elevato minore sarà la dimensione del cubo.

Scorrendo verso il basso la sezione “Simulazione” ci spostiamo ora nella sezione “Cache”

In informatica il temine “Cache” indica una porzione di spazio in cui dei dati possono essere salvati, nel caso specifico delle simulazione in Blender nei file di “Cache” possono essere salvati i dati relativi alla simulazione di fluidi o fuoco.

Premendo sulla cartellina in questa sezione andiamo a definire dove saranno salvati i dati della simulazione che stiamo definendo.

I valori “Frame Start” e “End” definiscono invece a che fotogramma sulla timeline inizia e finisce la simulazione.

Questi valori dovrebbero almeno coincidere con i valori di inizio e fine dei fotogrammi della timeline: non ha molto senso simulare 250 fotogrammi su una timeline da 100 fotogrammi.

Impostiamo il valore

“Type” come “Modular” e spuntiamo l’opzione “Is Resumable”

Terminata la configurazione della Cache cerchiamo e spuntiamo il valore “Adaptive Domain” sempre nella sezione di simulazione. Questa opzione ci darà la massima efficenza di calcolo della simulazione perchè il dominio verrà proporzionato in ogni fotogramma alla dimensione della simulazione eliminando inutili calcoli che andrebbero a gravare su hardware e software.

Ci spostiamo ora nella sezione fire dove impostiamo i valori di

Reaction Speed a 0.75

Vorticity a 0.1

Possiamo affermare che il parametro “Reaction Speed” ci permette di gestire l’altezza della fiamma mentre il parametro “Vorticity” la vorticosità. L’effetto pratico di quest’ultimo parametro è quello di simulare fiamme di versa dimensione: più il parametro “Vorticity” sarà elevato più la fiamma ci apparirà di grandi dimensioni.

A questo punto premiamo sul pulsante “Bake Data” e lasciamo che Blender calcoli la simulazione del nostro fuoco.

Una volta eseguito il “Baking”, letteralmente parlando la cottura ma nel caso specifico il calcolo, il pulsante “Bake Data” verrà visualizzato con la dicitura “Free Data” ovvero libera i dati.

Premendo il pulsante “Free Data” si elimina la Cache della simulazione ma sarà possibile modificarne i parametri, si dovrà poi procedere a un nuovo calcolo della simulazione attraverso il “Bake Data”.

Terminato il baking nel 3D Viewport sarà visibile la simulazione del fuoco, procediamo ora a definire i parametri di rendering e i materiali.

Situazione a questo punto della simulazione

Step 6: Parametri di rendering

L’unica cosa che dobbiamo impostare per i parametri di rendering è selezionare il motore di rendering Cycles nella sezione “Scene” Blender.

Per il rendering del fuoco è preferibile utilizzare il motore Cycles poichè ottimale per il calcolo di materiali volumetrici.

Step 7: nodi e Mareriali

Selezioniamo ora l’oggetto Dominio e visualizziamo il suo sistema di nodi nello Shader Editor.
Blender avrà gia applicato un modo “Principled Volume” collegato al “Material Output”.

Il sistema base di nodi applicato da blender ad un oggetto Domain fuoco

Andiamo ad aggiungere due nodi

Il primo è il nodo “Attribute” il quale ci permetterà di selezionare un attributo del dominio e di renderlo un valore numero, ovvero un fattore. Nella casella “Name” digitiamo “heat”: questo vuol dire che ricaviamo il valore delle temperatura delle fiamme.

Inseriamo un nodo “ColorRamp” e lo colleghiamo in questo modo:
– A sinistra pin in uscita dal nodo Attribute “Fac” (Fattore) al pin in entrata “Fac”
– E il pin in uscita “Color” al pin “Emission Strength” del nodo “Principled Volume”

Fate riferimento all’immagine per una maggior chiarezza.

Andiamo quindi a modificare la sfumatura spostando il nero a destra, aggiungendo un punto di grigio per ottenere un gradiente: nero, bianco, grigio. L’aggiunta del grigio ci permetterà di enfatizzare i dettagli della fiamma nella parte centrale della simulazione. A questo punto il sistema di nodi ci permetterà di andare a modificare la trasparenza della fiamma.

Il sistema di nodi che ci permette il controllo della trasparenza della fiamma

Per la gestione del colore:
Andiamo ad aggiungere un altro nodo “ColorRamp” al cui interno creiamo una sfumatura che va dall’arancio al giallo.

Prendiamo sempre il parametro “Fac” del nodo “Attribute” e colleghiamolo al pin “Emission color” del nodo “Principled Volume”.

Fate sempre riferimento alle figure.

Il sistema di nodi con l’aggiunta del nodo “ColorRamp” per il controllo del colore della fiamma

Per completare il sistema di nodi aggiungiamo un nodo “Math” tra il primo nodo “ColorRamp” che abbiamo creato, quello con la sfumatura nero-bianco-grigio, e il nodo “Principled Volume”.

Impostiamo il nodo con valore “Multiply”, questo ci permetterà di gestire la luminosità della fiamma.

Inserimento. econfigurazione del nodo “Math”

Math con valore 10

Siamo quindi arrivati al sistema di nodi definitivo che vi riporto in figura.

Sistema finale di nodi

Step 8: dettagli finali

Applicazione del look ad alto constrasto

CONCLUSIONI

Abbiamo visto in questo video e in questo articolo tutti gli step necessari per creare e renderizzare una fiamma con Blender.