Blender - Animação de algumas células vermelhas do sangue

Neste tutorial, criado usando a versão 3.3 do Blender, veremos como criar a animação de algumas células vermelhas do sangue se movendo dentro de um vaso sanguíneo.

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Olá a todos!

Neste tutorial, criado usando a versão 3.3 do Blender, veremos como criar a animação de algumas células vermelhas do sangue se movendo dentro de um vaso sanguíneo.

No tutorial, aprenderemos como modelar o vaso sanguíneo e as células vermelhas do sangue, como gerar as células vermelhas do sangue com um sistema de partículas do tipo Emitter e como fazê-las seguir o caminho do vaso sanguíneo usando um Force Field.

Vamos começar com a modelagem do vaso sanguíneo em uma cena completamente vazia.

Primeiro, em uma visão de Topo, preferencialmente ortográfica, inserimos uma curva Bezier, que modelamos adicionando e movendo alguns pontos de controle no Edit Mode.

Esta curva representa o caminho do vaso sanguíneo e, para nossos propósitos, podemos mantê-la no plano 2D (é por isso que estou enquadrando a cena de cima, com uma visão ortográfica).

Após modelar o caminho, voltamos ao Object Mode e inserimos um Bezier Circle na cena: isso representará o perfil do caminho, que manteremos circular; perturbaremos as paredes internas do caminho mais tarde com o modificador Displace.

Para definir o Bezier Circle como o perfil da Bezier Curve (que, a propósito, renomeamos para Vessel Path para clareza), temos que selecionar o Vessel Path, abrir a aba Object Data dentro do editor Properties, acessar a seção Geometry Bevel Object e especificar o Bezier Circle que acabamos de criar como o objeto Bevel.

Se o perfil parecer muito grande ou muito pequeno, podemos redimensioná-lo simplesmente escalando o Bezier Circle; como mencionado, não há necessidade de modificar o perfil do Bezier Circle no Edit Mode, porque o perfil circular funciona muito bem.

No meu caso, o vaso sanguíneo aparece invisível quando visto por dentro: isso acontece porque a opção Background Culling está ativada no menu Viewport Shading.

Esta opção oculta faces que não têm suas normais voltadas para o espectador; é uma opção que pode ser útil em alguns casos, mas não neste, então eu a desativo.

Vamos fazer uma cópia do caminho (com SHIFT D e Enter), chamando-o, por exemplo, de Path Copy, e ocultá-lo temporariamente; esta cópia será útil por dois motivos:

• para segurança, como uma cópia do caminho, porque em breve o transformaremos de uma Curve para uma Mesh;

• e como uma cópia da curva original para que possamos usá-la mais tarde como um caminho para as células vermelhas do sangue seguirem.

O caminho precisa ser convertido para Mesh porque assim podemos aplicar um modificador Displace a ele, que perturbará as paredes do vaso sanguíneo, tornando-as visualmente mais interessantes.

A conversão pode ser feita com um clique direito e Convert To Mesh, mas quero destacar algo: no meu caso, os vértices do perfil circular são muito mais densos do que os segmentos que compõem o caminho.

Como prefiro ter faces tão quadradas quanto possível, desfaço a operação de conversão (CTRL Z no Object Mode), depois insiro pontos de controle intermediários onde os pontos de controle originais estão muito distantes e têm alças muito longas, o que produz faces retangulares.

Em seguida, realizo a conversão para Mesh, como mencionado anteriormente, com um clique direito e Convert To Mesh.

Depois, adiciono um modificador Displace ao objeto, especificando especificamente uma textura Clouds com uma escala baixa para introduzir muitas distorções.

No entanto, o efeito é decepcionante: isso se deve ao fato de que a malha obtida da conversão não é densa o suficiente, ou seja, tem poucos vértices e faces para deformar; para resolver esse problema, adiciono um modificador Subdivision Surface ao objeto, com pelo menos 2 subdivisões.

O modificador Subdivision Surface precisa ser movido acima do modificador Displace: a ordem é importante porque a malha é primeiro subdividida com Subdivision Surface e depois perturbada com Displace.

Então, vamos modificar os valores de Size da Textura e a Strength do modificador Displace até alcançarmos um resultado que nos agrade; se necessário, também podemos tentar diferentes Texturas para Displace, ou podemos adicionar um modificador Smooth como o último modificador na pilha, para suavizar um pouco as perturbações e completar a fase de modelagem do vaso sanguíneo.

Uma vez que este trabalho esteja concluído, vamos atribuir um material ao vaso sanguíneo; no meu caso, para alcançar a aparência que você viu na prévia do tutorial, eu uso um material vermelho Velvet porque este material reflete a luz de uma forma particular: o resultado, neste caso, não precisa ser fotorealista, então uma aparência mais suave e desfocada está bem.

No entanto, para termos uma pré-visualização do resultado, devemos primeiro realizar duas operações: definir o fundo do universo virtual como preto (a partir de World Background RGB Color) e inserir pelo menos um par de fontes de luz Point Light dentro do vaso sanguíneo.

Inserir as Point Lights pode ser facilmente feito a partir de uma vista Top Ortho; sugiro colocar as fontes de luz perto das curvas e inicialmente criar apenas uma, que pode ser duplicada usando ALT D para obter cópias vinculadas que copiarão os parâmetros da primeira: isso pode ser útil porque inicialmente não saberemos a intensidade a dar às fontes de luz e teremos que experimentar, mas com a cópia vinculada, podemos modificar a intensidade e cor de apenas uma fonte de luz e encontrar as mesmas configurações aplicadas às cópias vinculadas.

Coloque uma cópia vinculada da fonte de luz na entrada do vaso sanguíneo, caso contrário, nossas células vermelhas do sangue estarão muito escuras no início.

Podemos ver a pré-visualização da renderização com Z Rendered no 3D Viewport, permitindo-nos definir os parâmetros de luz até obtermos o resultado desejado.

Nesta fase, também podemos inserir e posicionar a câmera que usaremos mais tarde para a renderização; especificamente, em Object Mode, insira um objeto Camera na cena com SHIFT A e Camera, posicione-se no 3D Viewport para definir o enquadramento inicial da sequência, e abra a caixa de pesquisa do Blender (que, no meu caso, pode ser acessada com a barra de espaço) e procure pela opção Align Camera to View (o atalho é CTRL ALT NUMPAD 0).

Ajuste a posição da câmera e, se necessário, altere sua distância focal na aba Object Data, por exemplo, diminuindo seu valor para obter um enquadramento mais aberto e amplo.

Uma vez que os materiais, luzes e configuração da câmera estejam concluídos, volte para o modo de visualização Solid da cena 3D e mova-se para uma área vazia para modelar o protótipo da célula vermelha do sangue.

Existem várias maneiras de modelar esse objeto; a escolha é vasta; no meu caso, estou criando uma UV Sphere, achatando-a nos polos; além disso, estou deletando os vértices dos polos e preenchendo os anéis vazios criados com GRID FILL no Edit Mode.

Estou realizando essas operações porque pretendo aplicar um modificador Displace na célula vermelha do sangue também... no entanto, antes disso, mudo o sombreamento para Shaded no Object Mode, porque o sombreamento Flat padrão é muito facetado!

Modelo ainda mais a célula vermelha do sangue, achatando-a perto dos polos; realizo essas operações selecionando os vértices que quero modelar e depois movendo ou escalando-os ao longo do eixo Z (vertical) até alcançar o resultado desejado.

Em relação à distorção da geometria, realize as mesmas operações que com o vaso sanguíneo, ou seja, adicione e configure os modificadores Subdivision Surface e Displace, com a diferença de que desta vez, provavelmente apenas uma subdivisão para Subdivision Surface será suficiente.

Se as deformações introduzidas pelo Displace não forem bem visíveis (ou, ao contrário, forem muito fortes), mesmo variando significativamente o parâmetro Size da Textura, tente aplicar as transformações de escala do objeto com CTRL A e Apply Scale, especialmente se você redimensionar o objeto. Esta consideração também se aplica ao vaso sanguíneo, de fato.

Uma vez concluída a fase de modelagem, atribua um Material a este protótipo de célula vermelha do sangue; nesta fase, mova temporariamente o protótipo da célula vermelha do sangue para dentro do vaso sanguíneo, para um ponto bem iluminado, para visualizar o efeito final no modo de visualização Rendered.

Desta vez, escolho um Material Principled BSDF com uma cor vermelha ligeiramente escura e uma Roughness de cerca de 0.6 para fornecer uma reflexão especular sutil no objeto.

Após esta etapa, mova a célula vermelha do sangue de volta para fora do vaso sanguíneo e retorne ao modo de visualização Solid para focar na criação do sistema de partículas que emitirá as células vermelhas do sangue.

Para emitir células vermelhas do sangue como partículas de um sistema de partículas, primeiro precisamos de um objeto emissor.

No nosso caso, um Plane funcionará perfeitamente, então insira um na cena e, o mais importante, oriente sua face superior para apontar em direção à entrada do vaso sanguíneo, pois é a direção que queremos emitir as células vermelhas do sangue.

Para associar um sistema de partículas ao Plane recém-criado, abra a aba Particle Properties do objeto e clique no botão de adição.

Por padrão, o sistema de partículas recém-criado será do tipo Emitter, que é o que precisamos.

Não queremos criar muitas partículas, mas queremos garantir que elas sejam cópias do protótipo da célula vermelha do sangue, tenham rotação aleatória, sejam emitidas durante toda a duração da animação e estejam presentes até o final da animação.

O último ponto precisa de esclarecimento porque, como veremos, as partículas têm um tempo de vida que definiremos de acordo.

Quanto ao número de partículas, testaremos conforme avaliamos a animação, mas por enquanto, vamos definir como 100 no campo Number da aba do sistema de partículas.

Em relação à duração da animação, estou mantendo o padrão do Blender de 250 quadros (equivalente a 10 segundos de filmagem a 25 quadros por segundo), então podemos definir:

• Frame Start 0

• End Frame 250

• Lifetime 250

Para fazer as novas partículas serem instâncias do protótipo de célula vermelha do sangue, abra a aba Render do sistema de partículas e altere o campo Render As de Halo para Object, e então especifique a célula vermelha do sangue como o Instance Object mais abaixo.

Agora, ao iniciar a animação, notaremos algumas coisas a corrigir nas partículas geradas:

• elas têm um tamanho inadequado;

• elas caem no vazio;

• todas têm a mesma orientação;

• elas não são projetadas em direção ao vaso sanguíneo.

Vamos resolver todos esses problemas um de cada vez, começando com o mais simples: removendo a gravidade.

Abra a aba Field Weights do sistema de partículas e defina o valor de Gravity para 0.0. Agora, as partículas não cairão mais no vazio, como podemos ver posicionando-nos no quadro 1 da Timeline e iniciando a animação novamente.

O tamanho das partículas pode ser modificado a partir da aba Render do sistema de partículas, variando o parâmetro Scale. Não tenho certeza se as células vermelhas do sangue podem ter tamanhos diferentes, então deixo o valor de Scale Random, que introduz variações de tamanho aleatórias, em 0.0.

Observe que ainda podemos modificar o protótipo da célula vermelha do sangue, tanto no modo Object quanto no Edit, observando as alterações também nas partículas, pois estas são instâncias desse protótipo.

Para a rotação das partículas, podemos definir uma rotação inicial aleatória ativando primeiro a seção Rotation do sistema de partículas e depois definindo um valor maior que 0.0 no campo Randomize dentro desta aba.

Podemos observar a geração de partículas orientadas aleatoriamente retornando ao primeiro quadro da Timeline e iniciando a animação.

O último problema a ser resolvido é mover as partículas ao longo do vaso sanguíneo.

Lembras-te da cópia do vaso sanguíneo, chamada Path Copy, do tipo Bezier Curve, que estava oculta e sobreposta ao vaso sanguíneo (que foi transformado em Mesh)? Bem, é hora de usá-la como um caminho para as partículas.

Selecione Path Copy, abra a aba Physics no editor de Properties e adicione um Force Field.

Mude o tipo de Force Field de Force para Curve Guide; não notaremos nada de especial, também porque Path Copy está atualmente invisível. Portanto, torne-a visível novamente e procure por um círculo tracejado na entrada do vaso sanguíneo.

Esse círculo indica a área de influência para o sistema de partículas: as partículas serão afetadas pelo Force Field quando estiverem nesta área.

Devemos, então, mover o Plane para mais perto desta área e, acima de tudo, ampliá-lo, de forma a incluir as partículas geradas; para realizar esta operação, mudamos o valor do parâmetro Minimum Distance na aba Force Field.

Retornamos ao quadro 1 da Timeline e iniciamos a animação para observar o resultado.

Se as partículas seguissem um caminho diferente do da curva, a razão poderia residir no fato de que as curvas Bezier têm um início e um fim: provavelmente, o que consideramos como a entrada do vaso sanguíneo é, na realidade, o ponto final da curva!

Para resolver este problema, mudamos para o Edit Mode, selecionamos todos os pontos de controle da curva e invertemos a direção deles, buscando o comando Switch Direction na caixa de pesquisa do Blender.

Retornamos ao Object Mode, reposicionamo-nos no quadro 1 da animação e clicamos no botão Play para observar o resultado obtido.

Se o resultado for o desejado, ocultamos novamente o objeto Path Copy.

Agora podemos também visualizar a animação a partir da perspectiva da câmera virtual e, eventualmente, alterar o número de glóbulos vermelhos gerados pelo nosso sistema de partículas ou outros parâmetros, como a intensidade do efeito Displacement ou as dimensões, de acordo com nossas necessidades.

Finalmente, podemos animar o movimento da câmera virtual dentro da cena; isso pode ser feito facilmente observando a cena de uma vista Top Ortho e inserindo keyframes para a posição e rotação da câmera dentro do vaso sanguíneo, dependendo da animação que queremos alcançar, e verificando o resultado do ponto de vista da câmera no 3D View...

... e percebemos que há um problema! Se, de fato, movemos a câmera para cobrir a maior parte do vaso sanguíneo nos 250 quadros da animação, então nunca veremos as partículas porque elas estarão atrás de nós!

Existem várias maneiras de resolver esse problema; uma delas é emitir as partículas antes de a animação começar, por exemplo, definindo -100 no campo Frame Start do sistema de partículas, mas cuidado: neste caso, o valor de Lifetime deve ser 350, caso contrário, as partículas desaparecerão no quadro 150 da Timeline!

Após fazer essas mudanças, revise a animação no 3D Viewport para garantir que tudo está OK desta vez; no final, podemos começar a renderizar a animação.

Antes de encerrar este tutorial, uma pequena observação sobre o cache do sistema de partículas e alguns problemas que podem surgir durante a renderização, especialmente após ter feito várias renderizações intermediárias para exibir o estado da cena em vários momentos antes de proceder à renderização final da animação.

Nesses casos, de fato, você pode ver uma linha vermelha aparecer na parte inferior da Timeline, indicando que o Blender calculou e armazenou no cache a animação até aquele ponto.

O pior é que, às vezes, após várias visualizações de renderização (na visualização 3D), essa linha pode estar visível em patches (ou segmentos).

O problema é que, nesse caso, o Blender teria alguns quadros corretos prontos, como queremos, enquanto outros quadros seriam calculados de outras maneiras, produzindo resultados incorretos: em certos quadros, você pode ver as partículas no lugar certo, enquanto em outros você pode vê-las em configurações incorretas ou não vê-las de todo!

O que você precisa fazer antes de iniciar a renderização da animação é: volte ao primeiro quadro da animação; acesse a aba Cache do Particle System emissor, onde você encontrará informações sobre os quadros disponíveis na memória; clique no símbolo de mais para adicionar um novo cache (que inicialmente estará vazio) e depois clique no símbolo de menos para excluir o cache anterior; finalmente, clique no botão Bake para calcular e armazenar no cache toda a simulação de partículas correta.

Neste ponto, a barra vermelha deve cobrir toda a Timeline, indicando que todos os quadros foram calculados e corretamente armazenados na memória.

Agora, ao iniciar a renderização da animação (a partir de Render Animation), não deveríamos ter surpresas desagradáveis no arquivo ou arquivos produzidos...

... mas, como uma última nota, lembro-lhe de ativar o Denoise para a Renderização na aba Render Properties: com estes materiais e esta iluminação, é muito útil e permitirá renderizar a animação com um número reduzido de Samples (que, no meu caso, são apenas 100).

Para recapitular, neste tutorial:

• vimos como modelar o caminho do vaso sanguíneo e as células vermelhas do sangue;

• fornecemos um Material básico para os objetos e uma iluminação simples para a cena;

• vimos como gerar instâncias de células vermelhas do sangue usando um Sistema de Partículas;

• vimos como fazer as células vermelhas do sangue seguirem o caminho dentro do vaso sanguíneo.

Espero que este tutorial tenha sido útil! Até breve!