Simulación de fluidos en motion graphics: una guía esencial

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Incendios, oleaje, gotas de agua, sirope, humo… La simulación de fluidos se encarga de diseñar en un entorno virtual todos estos elementos para llevarlos a la pantalla en postproducción. Es una especialidad más de un profesional con un Curso de Motion Graphics. ¡Conócela!

Fundamentos de la simulación de fluidos y su relevancia

Huracanes, tsunamis, inundaciones, humaredas, fuego… Elementos y fenómenos de la naturaleza fundamentales para muchas escenas del audiovisual que son clave para la trama, pero imposibles o casi imposibles de rodar sin riesgos o para las que sería necesario un presupuesto desmedido.

Aquí es donde entra el trabajo de la simulación de fluidos en motion graphics, una misión que queda en manos de la postproducción audiovisual. Consiste en integrar unos gráficos que repliquen los comportamientos de gases y líquidos de forma realista, pero en entornos virtuales.

La simulación de fluidos y gases en motion graphics es un reto, porque debe ser realista desde un entorno virtual y además respetar los principios de la física y matemática.

Pueden ir desde lo más grande, como los ejemplos del principio, hasta salpicaduras, viscosidades o gotas. Pero el reto está en que el resultado final resulte creíble y armónico junto al resto de los elementos de la escena. Además, es un trabajo complejo y muy en contacto con los principios físicos y matemáticos.

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Técnicas y principios básicos de la simulación de fluidos

Ya lo adelantamos un poco más arriba, las técnicas y principios básicos de la simulación de fluidos se asientan sobre la física y las matemáticas. Pero también debes aportar el enfoque creativo que será necesario para la producción audiovisual y la sombra y texturizado. Te hablamos de todos ellos en este apartado, ¡tenlos presentes a la hora de diseñar tus proyectos!

Principios físicos

La física de los fluidos abarca conceptos como la viscosidad, dinámica, turbulencia o incompresibilidad. ¿No te suenan? Te los desarrollamos aquí abajo.

  • El movimiento de fluidos. A la hora de crear la simulación de fluidos, debes tener en cuenta factores como la densidad, la velocidad, la presión o las fuerzas externas que se aplican al líquido. Todo esto forma parte de la ecuación de Navier-Stokes que permite definir y predecir el movimiento de los fluidos.
  • La viscosidad. Cuanto más denso sea un fluido, más lento avanza y más resistencia tiene de fluir. Es un coeficiente que se mide con la ecuación de Newton. En palabras de la Universidad de Valencia, la viscosidad es una propiedad de los fluidos que explica la relación entre la fuerza aplicada para moverlos y la velocidad con que se mueven.
  • La incompresibilidad. Es un principio de la física que interviene en la simulación de fluidos afirmando que tiene resistencia a la compresibilidad. Se aplica una ecuación que permite calcular la variación de la densidad del fluido en relación con la presión, de acuerdo con RDT Simulation.
  • Turbulencia. De acuerdo con la Universidad de Valencia, la turbulencia es una variación caótica de las propiedades de un fluido, cuando aparecen remolinos y bruscos cambios en la presión y la velocidad con el espacio y el tiempo. Tal y como explica esta Facultad de Física, no existe una teoría general que describa la turbulencia, obligando a aplicar un enfoque empírico a través del número de Reynolds.

Principios matemáticos

Algunos de los principios matemáticos que intervienen en la simulación de fluidos para poder trasladarla a un entorno virtual y a la pantalla son:

  • El método Euler para calcular con acierto las propiedades de un fluido en cada celda de una cuadrícula, un recurso útil a la hora de representar gases y líquidos.
  • El método de partículas para simular gotas, salpicaduras porque permite representar la interacción de un conjunto de partículas.

Enfoque artístico

Si quieres realizar una simulación de fluidos realista a través del motion graphic, debes seguir todos estos principios de la física y matemáticas y combinarlo con el enfoque artístico dentro del software. ¡Míralo aquí!

  • Interfiere en el comportamiento del fluido en tu simulación a través de fuerzas externas, como pueden ser la gravedad, una atracción magnética o el viento.
  • Aporta realismo a la obra simulando la colisión de objetos y cómo es esa interacción con la dirección del fluido en una escena 3D.
  • ¿Quieres un efecto más controlado o más dramático del movimiento del fluido? Juega con los niveles de turbulencia y el caos en las partículas para crear los patrones deseados en tus diseños.

Texturización y sombreado

Dale los toques adecuados a la simulación de fluidos con un sombreado que aporte realismo dentro de la producción audiovisual. Te damos las claves para que lo claves:

  • Trabaja con la refracción y la reflexión de la luz para crear un sombreado de líquidos que de la sensación de transparencia, como puede ser el agua de una piscina.
  • Trabaja con la opacidad y la coloración para crear texturas como pueden ser el humo o el fuego a través de texturas volumétricas.
  • Trabaja con la iluminación y su comportamiento al atravesar el fluido para aportar realismo. Por ejemplo, con la simulación de caustics.

Softwares ideales para la simulación de fluidos en 3D

No existe una única respuesta correcta para recomendar un software ideal de simulación de fluidos en 3D. Todo se reduce al tipo de proyecto y a las características que aporta cada herramienta para sacarlo adelante. Conoce alguna de tus opciones y ejemplos de proyectos para que explores su potencial.

Houdini

Es uno de los softwares más populares en la industria del cine para la simulación de fluidos, especialmente por el sistema FLIP Solver para representar líquidos y gases. Permite manipular con facilidad el comportamiento de las partículas y cómo colisionan con fuerzas externas y objetos.

Houdini tiene en su interior herramientas para simular líquidos como el fuego –Pyro- o viscosos –Vellum- y es fácil de personalizar.

RealFlow

Una de las grandes ventajas de RealFlow, además de simular fluidos con precisión y realismo, es que se puede integrar con facilidad en otros softwares de modelado 3D, como Maya, Cinema 4D o 3ds Max.

Es un programa muy completo, especialmente por el Smoothed Particle Hydrodinamics (SPM) para simular la densidad de los líquidos y las colisiones.

Maya

Es un software genérico de modelado 3D, pero Maya tiene una funcionalidad interesante para la simulación de fluidos y es el Bifrost.

Esto facilita el flujo de trabajo y con buenos resultados, pues este sistema permite crear efectos de turbulencia, espuma, fragmentación del agua o la simulación volumétrica, necesarias para crear los movimientos del fuego o el humo.

Blender

Si quieres aprender a modelar en 3D como un profesional, pero con un software de código abierto, Blender es una opción excelente y también incluye la posibilidad de la simulación de fluidos a través de Mantaflow.

Los acabados no son tan precisos como los de aplicaciones como Houdini, pero es perfecto para proyectos de mediana escala.

 

¡Domina los motion graphics y la simulación de fluidos!

La simulación de fluidos combina muchos principios y técnicas para lograr un resultado deseado y creíble dentro de la pantalla. Si quieres dominar esta área que forma parte de la postproducción, puedes formarte para bordarlo con tus creaciones.

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Fuentes y recursos de información

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Conoce el proceso editorial
  • “Viscosidad. Ley De Newton.” n.d. https://www.uv.es/uvweb/fisica/es/catalogo-demos/fluidos/viscosidad-ley-newton-1286053998293/DemoExp.html?id=1286110799374.
  • Simulaciones y Proyectos. 2018. “Flujo Incompresible – RDT SIMULATION.” RDT SIMULATION. November 7, 2018. https://www.simulacionesyproyectos.com/cfd-101/flujo-incompresible/.
  • “Turbulencia.” n.d. https://www.uv.es/uvweb/fisica/es/catalogo-demos/fluidos/turbulencia-1286053998293/DemoExp.html?id=1286110820574.

 

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