Sonntag, den 30. Januar 2011 um 17:47 Uhr

Tutorial: Eine gefährliche Rauchwalze

Written by  Gottfried Hofmann

Der zweite Effekt aus Nions zweitem Effekt-Reel zeigt eine Walze aus Rauch, die gefärhrlich größer zu werden scheint. Ein netter, einfacher und sehr lehrreicher Effekt den ich für den zweiten Teil meiner Tutorial-Serie auserkoren habe.

Dim lights

Das grundlegende Setup ist äußerst simepl - einfach nur eine Domain, eine Plane als Emitter und ein Vortex Force Field. Dieses Tutorial setzt vorraus, dass du dich bereits ein wenig mit der Rauch-Simulation in Blender 2.5 auskennst, also fangen wir gleich an!

Der Effekt besteht aus zwei unterschiedlichen Teilen - ein Emitter mit wechselnder Temperature Difference um den Rauch in zwei Richtungen zu bewegen und ein Vortex Force Field um die Rauchwalze zu erzeugen.

Am Anfang des videos sieht man kleine Rauchwolken, die vom Emitter nach links und rechts ausgestoßen werden. Sie bewegen sich aber eigentlich ab- und aufwärts. Die Kamera ist lediglich um 90° gedreht. Um das ganze nachzubauen muss die Domain natürlich höher als breit ausfallen und danach die Kamera rotiert werden. Platziere die Kamer auf der Y-Achse und rotiere sie um 90° um die X-Achse und -90° um die Y-Achse.  Wenn du sie jetzt auf der Y-Achse zurückbewegst solltest du die Domain gut einfangen können. Das folgende Bild zeigt mein Setup mit angewählter Domain:

Die Kameraeinstellung beschränkt sich sich auf die Vorderseite der Domain, somit bleiben die Wände der Domain später als unsichtbare Grenzen für den Rauch sichtbar. Auf der Rückseite sind zwei Area Lamps erkennbar, eines direkt von der Rückseite und eines von Hinten-Oben um einen Rückbeleuchtungs-Look zu erreichen. Es befindet sich noch eine Area Lamp in dem Aufbau, die von seitlich-vorne die Szene beleuchtet und Details im Rauch herausstellen soll. Die Einstellungen der Lampen werden wir später noch näher beleuchten.

Das nette an dem jetztigen Setup ist, dass man nicht mehr viel machen muss um die restlichen Objekte hinzuzufügen. Einfach Alt+A drücken und eine Plane hinzufügen. Ich habe auf sie noch einen Subsurf-Modifier mit Auflösung von 2 angewendet damit die Rauchwolken später runder werden. Als nächstes wieder Alt+A und ein Vortex Field hinzufügen. Die Szene ist nun vollständig, also betrachten wir nun die Einstellungen. Weder beim Vortex Force Field, noch beim Partikelsystem des Emitters muss viel geändert werden.. Beim Vortex Force Field habe ich die Stärke auf 5 gestellt. Beim Partikelsystem habe ich die Anzahl auf 2.500 erhöht und Emitter Geometry unter Velocity auf 0 reduziert. Dadurch werden die Partikel direkt auf der Plane entstehen und vergehen und nicht leicht daneben.

Settings Vortex Force Field Settings Particle System

Die Rauch-Puffs nach Links und Rechts könnten auch über Initial Velocity in den Einstellungen des Flow Object und animierte Velocity der Partikel erreicht werden. Aber die hier vorgestellte Lösung funktioniert anders. Die Temperature Difference des Flow Object wechselt von negativen zu positiven Werten, was sich in abwechseln fallendem und aufsteigendem Rauch äußert. Über die Technik, die ich in meinem Tutorial über das Mischen von Rauch unterschiedlicher Farben beschreibe, habe ich die Idee visualisiert. Blauer Rauch ist in folgendem Beispiel kalt, roter warm. Rauch normaler Temperatur ist Weiß. Aufgrund der Umgebungstemperatur wird der kalte Rauch wärmer und der warme kälter. Die gesamte Walze besteht am Ende also aus weißem Rauch.

Dim lights

Für den Effekt muss man lediglich die Temperature Difference des Flow Objects animieren. Für das Tutorial habe ich die maximalen Werte von -10 und 10 genutzt und die Änderung über einen Zeitraum von 10 Frames ablaufen lassen.

In obiger Abbildung lässt sich gut erkennen, wie die Temperature Difference animiert werden kann und über den Cycles Modifier eine unendliche Kurve entsteht. Die Delle in der Kurve ist eine kleine Unachtsamkeit die auf das Endergebnis keinen Einfluss hat. Wenn man jetzt Baken würde, würde das Auf- und Absteigen des Rauchs kaum auffallen. Um den Effekt wirklich sichtbar zu machen muss ebenfalls die Temperature Difference der Domain geändert werden. Je höher der Wert, desto stärker der Effekt bzw. um so schneller die Rauchwolken. Für das Tutorial habe ich einen recht hohen Wert von 0.4 gewählt damit der Effekt ein wenig besser zu sehen ist. Die Voxel Data Textur der Domain bekommt die normalen Einstellungen, das Material wird aber ein paar Optimierungen erhalten. Die Divisions sind auf 128 eingestellt damit der Effekt besser zur Geltung kommt. Bei Werten ab 64 Divisions habe ich akzeptable Ergebnisse bekomen, bei weniger erscheint leider auch der Effekt deutlich weniger ausgeprägt. Bei den voreingestellten 32 Divisions ist er fast vollkommen verschwunden. Danke an battlebyte aus dem blend.polis-Forum für den Hinweis.

Domain Settings Domain Volume Material Settings

Die Transmission Color des Volume Material ist auf ein leichtes Hellblau eingestellt (Hex: "EBF3FF") um den Rauch vom Licht abzusetzen, welches einen leicht gelblichen Ton bekommen wird. Die Asymmetry von 0.100 verstärkt den Kontrast zum Licht. Das funktioniert, da eine der Lampen direkt hinter dem Rauch positioniert ist. Ein Beispiel wie die Asymmetry sich in einer solchen Situation verhält findet sich hier:

 

The effect of assymetric scattering

Das letzte, das eingestellt werden muss, ist die Beleuchtung. Vorher wäre aber ein Bake der Simulation ratsam damit die Beleuchtung auch am eigentlichen Objekt, dem Rauch, eingestellt werden kann. In folgender Abbildung sieht man das Setup von Oben, mit den Einstellungen der beiden hinteren Area Lamps (Hex Wert "FFF3D4"). Die Area Lamp strahlt weißes Licht mit einer Energy von 0.3 ab.

Lighting Setup

Nach dem Rendern der Animation sollte eine Rauchwalze zu sehen sein, die größer und gefährtlicher zu werden scheint. Der Effekt sollte sich auch in der Praxis anwenden lassen. Man stelle sich eine verlassene Straße vor und eine solche Rauchwand kommt auf einen zu. Mein Demo für das Tutorial endet nach 250 Frames, gerade wenn es auf der linken Seite spannend wird. Falls Du also das Blendfile am Ende des Tutorials herunterlädst wäre es interessant, wenn du die Animation etwas länger laufen lassen würdest um zu sehen was passiert. Ebenfalls interessant ist zu beobachten, wie der Rauch zu Beginn anfängt sich zu drehen. Zuerst erscheint auf der linken Seite eine dünne Linie, aus der heraus die Drehung beginnt. Das ist ein charakteristisches Verhalten des Vortex Fields, auch wenn man z.B. mit Partikeln  arbeitet und einige davon in der Mitte festsitzen.

Dim lights

Das fertige Blendfile zum Herunterladen!

Wenn ihr das Tutorial durchgearbeitet habt könnt ihr mit nur wenigen Klicks einen weiteren Effekt von Nion nachbauen - hier findet ihr den Kurztip dazu! Wenn euch das Tutorial gefallen hat, hinterlasst doch bitte einen Kommentar auf dieser Seite. Wenn euch der Effekt an sich gefallen hat, kommentiert am besten direkt bei Nion.

Additional Info

  • CC-BY 3.0: This tutorial and blendfiles are released under the Creative Commons License CC-BY 3.0 Unported

18 comments

  • Comment Link rev Samstag, den 16. März 2013 um 18:58 Uhr posted by rev

    just an fyi
    anyone hoping to reproduce the results as put forward in this tutorial needs to install an older 2.5 release of blender. the newer 2.6 releases handle the physics, smoke and lighting slightly differently and will give very different results.

  • Comment Link ProfVersaggi Samstag, den 16. Februar 2013 um 16:05 Uhr posted by ProfVersaggi

    Awesome!

  • Comment Link Gottfried Hofmann Freitag, den 13. April 2012 um 21:45 Uhr posted by Gottfried Hofmann

    Hello matpen, should be fixed now! Thanks for pointing the issue out!

  • Comment Link matpen Mittwoch, den 04. April 2012 um 14:35 Uhr posted by matpen

    the link to the blend file is broken... can you update it?

  • Comment Link Gottfried Hofmann Dienstag, den 13. Dezember 2011 um 22:30 Uhr posted by Gottfried Hofmann

    Hey Elio, go to the flow object, hower over the button that reads "Temp. Diff." and hit "I" on the keyboard. This way you should have set a keyframe.

  • Comment Link Elio Samstag, den 10. Dezember 2011 um 18:08 Uhr posted by Elio

    Hi,

    Can anyone help me on something please.. I don't know how to animate and then how to have the curve of the Temperature Difference.

    If you could give me the tip, shortcut that would be very nice !

    Thanks

  • Comment Link Rudi Veter Montag, den 22. August 2011 um 17:49 Uhr posted by Rudi Veter

    Hi Gottfried,

    Thanks for the info.
    I filed the report. Fingers crossed...

    Rudi

  • Comment Link Gottfried Hofmann Montag, den 22. August 2011 um 14:46 Uhr posted by Gottfried Hofmann

    Hey Rudi, you can file bug reports here: http://projects.blender.org/tracker/?atid=498&group_id=9&func=browse

    Reproducable .blend is something you already got (I also had some spots when rendering it). Also include the version of Blender you are using (revision number is on the splash screen) + Operating System, Graphics Card and maybe Driver version. That should be enough...

  • Comment Link Rudi Veter Montag, den 22. August 2011 um 10:32 Uhr posted by Rudi Veter

    Hi Gottfried.
    Thanks a lot for the quick reply!
    The 'blowing out of smoke' works fine after having increased the number of particles. It was a logical solution as it almost always is with Blender...

    About the artifacts.
    Increasing the light cache resolution (from 50 to 200 and then to 500) made the artifacts smaller but just added to their number.
    So I would like to take up your advice in filing a bug report. However I do not have any experience with this.
    Some googeling thought me that I should upload a blend file (as simple as possible) with a reproducible problem. And I should also include my system specs, right? Do I need to include a system info file from the 'help' menu?
    Any help is greatly appreciated.

    And nice job on these tutorials btw.
    Rudi

  • Comment Link Gottfried Hofmann Samstag, den 20. August 2011 um 22:04 Uhr posted by Gottfried Hofmann

    Rudi: The bright spots are rendering artifacts - some people seem to get more of those, some people less. You really should file a bug report with your file, I have never seen the problem this extreme.
    To fix the artifacts, you need to increase the value for "light cache" in the volume material settings.

    To get the smoke blown out faster and nicer, up the number of particles in your file to 25.000 - I noticed you use only 2.500 - the smoke at the emitter is less dense and thus gets to ambient temperature faster.

    I hope I could answer all your questions.

  • Comment Link Rudi Veter Samstag, den 20. August 2011 um 17:09 Uhr posted by Rudi Veter

    Sorry! As always I forgot the to add the link with the Blend and final result file (hosted at Wetransfer). To read about my question, please look at my previous post.
    Cheers

    http://wtrns.fr/CtpW3FyHYhmTo4

  • Comment Link Rudi Veter Samstag, den 20. August 2011 um 16:16 Uhr posted by Rudi Veter

    Hi, I finished this tutorial but was left with two questions.

    First, I am left with bright halo's flying through my smoke. I figured they would be particles but I did turn off particles and emitter rendering. Or could they be patches of clogged up smoke causing highlights in texture?

    Second, I can't seem to get the initial smoke to be 'blown' out of the emitter fast enough. It flies out but only for about half a Blender unit and from there on floats away to the sides as the animation progresses.

    My first guess would be that there are some differences in the basic settings of the latest Blender release (2.59 stable) that got skipped in this tutorial. However chances are that it was just me and my (still) limited understanding of Blender ;)

    I include a download link here including the blend file and the final render result.
    Any help would be appreciated!

  • Comment Link Valentin Mittwoch, den 16. Februar 2011 um 14:43 Uhr posted by Valentin

    Oops! So Sorry , my mistake. I realized when I looked closely again (in the morning - lol) that I had somehow forgotten to select the domain object in the settings for the voxel data. It was blank. I selected the domain object and voila... lovely smoke.

    Looks pretty awesome. Your tuts are the best I've found anywhere on the net. I'm learning so much about things that I've had trouble finding info on.

    Rock on!

    V

  • Comment Link Valentin Mittwoch, den 16. Februar 2011 um 04:28 Uhr posted by Valentin

    Hi Gottfried,

    I did set everything up, and the alt-a animation looks great in preview. I set up the light and all, then baked, but when I render I get a totally black screen.

    Anything obvious that comes to mind that might cause this? It takes only a few seconds to render a totally black screen.

    I'm using 2.56a on Mac - Any chance it's version related? I did your Smoke Day 1 tut and got the expected output. Somewhere I feel like I did something really small, but very wrong here with settings - lol.

    Thanks!

    V

  • Comment Link claas Mittwoch, den 16. Februar 2011 um 02:14 Uhr posted by claas

    hey

    nice video

    do you need a special blender build?

    when I opened your file and hit play it was calculating the effect but I got an error message saying that High res smoke cache is not available due pointcache uptate ???

  • Comment Link Valentin Dienstag, den 15. Februar 2011 um 17:52 Uhr posted by Valentin

    Shweet. I'll have to find a moment to finish the tut, and bake, then render. Just noticed the new tut on tweaking to create the ink-in-water-ish effect.

    Your tutorials are so amazing - (Did I mention particles, particles, particles? - lol)

    just kidding... I am so grateful to have what you've done already - answers so many questions for me, and opens a whole world of high-end animations that I've been dying to learn the basic techniques for.

    Thank you thank you!

    V

  • Comment Link Gottfried Hofmann Dienstag, den 15. Februar 2011 um 12:43 Uhr posted by Gottfried Hofmann

    Hey Valentin,

    yeah, you did everything right! :)

  • Comment Link Valentin Dienstag, den 15. Februar 2011 um 04:10 Uhr posted by Valentin

    I'm trying this now - Great tutorial!!

    2 quick questions - The vortex should be created (added) in the center of the domain and have its vector pointing along the Z-axis, correct?

    Also the plane (particle emitter) sits in the center of the domain oriented vertically (as you look thru the camera) - i.e. perpendicular to the z-axis so it cuts the domain into left and right as you look at the scene?

    Just want to be sure I did this right - So, if I had the cursor centered when I added the vortex and plane, the default orientation for each is correct. (?)

    Thanks!!

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