In diesem fünften Tutorial der Serie über Feuer und Rauch mit dem Fluid Simulator in Blender 4.5 sehen wir uns einige der wichtigsten Domain Parameter an, insbesondere in den Bereichen Settings, Gas, Fire und Collections.
Dieses Tutorial ist Teil einer Miniserie mit 10 Episoden über die Grundlagen von Feuer und Rauch in Blender 4.5. Für die vollständige Episodenliste klicken Sie hier.
Die Videoversion dieses Tutorials ist derzeit in dieser Sprache nicht verfügbar. Unten kannst du dir die englische Version mit Untertiteln ansehen; unter dem Video findest du die ins Deutsche übersetzte Transkription.
Videotranskript
Hallo zusammen! In diesem fünften Tutorial der Serie über Feuer und Rauch mit dem Fluid Simulator in Blender 4.5 sehen wir uns einige der wichtigsten Domain Parameter an, insbesondere in den Bereichen Settings, Gas, Fire und Collections. Unter anderem ermöglichen uns diese Parameter, Flammen und Rauch lebendiger und weniger gleichmäßig wirken zu lassen.
Beginnen wir mit den Hauptelementen des Abschnitts Settings.
Mit dem Parameter Resolution Divisions sind wir inzwischen vertraut. Wir wissen, dass bei sehr kleinen Voxels, dargestellt durch den kleinen Würfel am unteren Rand der Domain, und gleichzeitig großer Domain mehr Berechnungen und mehr Speicher erforderlich sind, um die Simulation auszuführen.
Die Option Adaptive Domain am unteren Ende des Settings Abschnitts erlaubt es Blender, die Größe der Domain während der Simulation dynamisch zu verändern.
Auch wenn Adaptive aktiviert ist, wächst die Domain jedoch nur bis zu einer bestimmten Höhe. Danach beginnt der Rauch zu verschwinden, sobald er die Decke der Domain berührt, die dann wie ein Outflow behandelt wird. Es ist möglich, den Rauch schneller aufzulösen, mithilfe einer eigenen Option im Abschnitt Gas, die wir uns gleich ansehen.
Deaktivieren wir zunächst Adaptive Domain und betrachten den Bereich Border Collisions.
Die Parameter unter Border Collisions sorgen bei Aktivierung dafür, dass die Seiten der Bounding Box als Hindernisse behandelt werden und Flammen sowie Rauch ablenken. Standardmäßig, also wenn sie deaktiviert sind, verhalten sich die Ränder wie Outflows, das heißt Feuer und Rauch verschwinden sofort an den Grenzen. Wenn wir Border Collision für die Decke der Domain aktivieren, sammelt sich der Rauch dort. Breitet er sich seitlich aus, verschwindet er an den Rändern, da Border Collision an den Seiten deaktiviert ist.
Aktivieren wir Border Collision auch an den übrigen Seiten, verhält sich die Domain wie eine geschlossene Box. Feuer und Rauch sammeln sich weiter an, statt beim Kontakt mit den Wänden zu verschwinden.
Zurück zum oberen Bereich des Settings Panels finden wir Time Scale und Adaptive Time Steps. Mit Time Scale kann die Simulation einfach verlangsamt oder beschleunigt werden.
Das Kontrollkästchen Adaptive Time Steps ist standardmäßig aktiviert. Es erlaubt dem Algorithmus zu entscheiden, wann für jedes Frame der Animation zusätzliche Zwischenschritte, sogenannte Steps, berechnet werden sollen.
Die drei Parameter unter diesem Kontrollkästchen stehen in direktem Zusammenhang mit dem Algorithmus, der bestimmt, wie viele Steps jeweils ausgeführt werden.
Maximum und Minimum sind selbsterklärend. CFL Number ist etwas komplexer.
Ohne auf Implementierungsdetails einzugehen, sollten wir wissen, dass eine höhere CFL Number weniger Steps erfordert und damit die Berechnungszeit reduziert, das Ergebnis jedoch weniger präzise wird.
In Simulationen, in denen sich Flammen und Rauch besonders schnell bewegen, ist es besser, eine niedrigere CFL Number zu verwenden, um die Qualität der Simulation zu verbessern.
Die Parameter für Gravity sind standardmäßig deaktiviert, da die globalen Einstellungen im Scene Tab verwendet werden. Wenn Gravity im Scene Tab global deaktiviert wird, stehen diese Parameter im Bereich Physics wieder zur Verfügung und können angepasst werden.
Empty Space wirkt nur bei Smoke Elementen. Voxels, die unterhalb dieses Schwellenwerts gefüllt sind, werden als leer betrachtet und in der Simulation ignoriert, wodurch Rechenzeit eingespart wird.
Im Abschnitt Gas finden wir zunächst Buoyancy Density und Heat. Diese Parameter stehen für die Auftriebskraft der Gase, der erste basierend auf der Gasdichte, der zweite auf deren Temperatur. Sie repräsentieren nicht direkt Temperatur und Dichte, sondern die daraus resultierenden Auftriebskräfte.
Die Tooltips dieser Parameter sind sehr klar formuliert und erklären, dass höhere Werte dazu führen, dass Gase schneller aufsteigen. Buoyancy Heat beschreibt insbesondere die Auftriebskraft aufgrund der Hitze des Rauchs. Die anfängliche Differenz zwischen der Rauchtemperatur und der Umgebung wird für jedes Inflow Objekt mit dem Parameter Initial Temperature definiert. Im Panel des Inflow Objekts finden wir außerdem den Parameter Density, der mit Buoyancy Density der Domain verknüpft ist.
Vorticity steuert die Turbulenz des Rauchs und beeinflusst indirekt auch die Flammen.
Je höher der Wert für Vorticity, desto stärker wird der Rauch verwirbelt. Vorsicht, denn selbst niedrige Werte können sehr intensive Turbulenzen erzeugen. Auf dem Bildschirm zeige ich außerdem, wie sich die Ergebnisse durch Änderungen an Buoyancy Density verändern, wodurch der Rauch schneller aufsteigt.
Um zu verhindern, dass sich Gase an der Decke ansammeln, und um sie generell schneller verschwinden zu lassen, können wir Dissolve aktivieren und den Parameter Dissolve Time anpassen, der in Frames gemessen wird.
Je niedriger der Wert für Dissolve Time, desto schneller verschwindet der Rauch, da er für weniger Frames sichtbar bleibt. Die Option Dissolve Slow sorgt dafür, dass sich die Gase logarithmisch auflösen, also zunächst schnell und dann im Laufe der Zeit langsamer.
Der Abschnitt Gas enthält außerdem Noise und Fire, mit denen wir den Flammen zusätzliche Unruhe verleihen können. Noise beeinflusst vor allem die Konturen der Flammen und fügt dort viele Details hinzu. Das ist besonders nützlich, um beispielsweise ein Lagerfeuer oder Kaminfeuer turbulenter und weniger gleichmäßig wirken zu lassen.
Die Parameter Strength und Scale steuern intuitiv die Intensität der Störung.
Der Parameter Upres Factor bezieht sich auf einen zusätzlichen Unterteilungsfaktor, der auf die Basisauflösung der Domain angewendet wird, um die Noise Details zu erzeugen. Dadurch wird auch verständlich, warum die Simulation langsamer wird, denn die Bereiche mit Noise werden mit höherer Auflösung berechnet.
Im Abschnitt Fire fällt sofort auf, dass es auch hier einen Parameter Vorticity gibt, genau wie im Bereich Gas. Wie beim Rauch erzeugt Vorticity Turbulenz, in diesem Fall bei den Flammen. Flammen besitzen ebenfalls eine Temperatur, und wie beim Rauch führen höhere Werte dazu, dass sie schneller aufsteigen. Die Kombination dieser beiden Parameter ergibt höhere und lebendigere Flammen.
Im Abschnitt Collections gibt es zwei Felder, in denen Collections angegeben werden können, nämlich Flow und Effector. Damit können in die Simulation nur die Flow und Effector Objekte einbezogen werden, die zu den angegebenen Collections gehören, falls welche definiert sind.
Effectors sind spezielle Elemente, mit denen Objekte definiert werden können, die den Verlauf von Feuer und Rauch ablenken. Die beiden Typen von Effectors, Colliders und Guides, behandeln wir in einer späteren Episode.
Standardmäßig sind keine Collections festgelegt, sodass alle Flow Objekte und alle Effector Objekte in der Simulation berücksichtigt werden.