Oto technologia, która pozwala zobaczyć zjawiska nieuchwytne dla oka
Wyobraźcie sobie moment, w którym kula przebija się przez szklane tafle z prędkością, jaką mogą uchwycić jedynie zaawansowane kamery slow-motion. Teraz pomyślcie, że cały ten proces można nie tylko sfilmować, ale i precyzyjnie zasymulować w wirtualnym świecie. Artem Smirnov, Senior FX TD znany pod pseudonimem VFX_gulag, podjął wyzwanie odtworzenia tego spektakularnego zjawiska w programie Houdini, osiągając oszałamiające efekty przy 96 000 klatkach na sekundę!
Inspiracją dla tego projektu był film słynnych The Slow Mo Guys, którzy specjalizują się w nagrywaniu dynamicznych zdarzeń w ekstremalnym zwolnionym tempie. Smirnov, używając stworzonego przez siebie narzędzia opartego na Metodzie Elementów Skończonych (MES), stworzył cyfrową wersję tej sceny, dbając zarówno o fizyczną dokładność, jak i efektywność czasową całej symulacji.
W swojej pracy Smirnov musiał zmierzyć się z wieloma wyzwaniami. Kluczowym zadaniem było oddanie rzeczywistego zachowania szkła - jego łamliwości, rozpowszechniania pęknięć i powstawania drobnych odprysków, które pojawiają się nagle i rozchodzą się po powierzchniach w ułamku sekundy. Dzięki precyzyjnym algorytmom i odpowiedniemu balansowi między realizmem a wydajnością, udało mu się uzyskać efekt, który na pierwszy rzut oka trudno odróżnić od rzeczywistości.
Zaawansowane kamery slow-motion zwykle działają z szybkością kilku tysięcy FPS. Dla porównania standardowy film wyświetlany jest w 24 klatkach na sekundę, z kolei gracze dążą do osiągnięcia "magicznych" 60 FPS-ów (FPS - frames per second). Symulacja 96 000 FPS, jak we wspomnianych wideo, umożliwia uchwycenie subtelnych detali - jak mikroodpryski czy falowanie powierzchni szkła - które pozostają niewidoczne przy niższych prędkościach.
Ta hiperrealistyczna jakość pozwala nie tylko na analizę i prezentację dynamicznych zdarzeń, ale także na wykorzystanie jej w projektach filmowych, grach czy edukacji. Precyzyjna obserwacja takich zjawisk może otworzyć nowe możliwości w badaniach naukowych i inżynieryjnych, pokazując, jak technologia cyfrowa przekracza bariery fizycznych ograniczeń.
Narzędzie, które odgrywa kluczową rolę w tej symulacji to tzw. MES - Metoda Elementów Skończonych. Dzięki niej Smirnov mógł dokładnie przewidzieć, w jaki sposób energia kinetyczna kuli przenosi się na struktury szkła, powodując ich pękanie. To, co wcześniej wymagało kosztownych eksperymentów laboratoryjnych, teraz z niezwykłą dokładnością może zostać zasymulowane w wirtualnym środowisku.
Artem już zapowiedział, że udostępniony projekt to dopiero początek serii badań nad dynamicznymi pęknięciami w programie Houdini. Wkrótce mają się pojawić kolejne materiały, w tym szczegółowe omówienie techniczne opublikowanego filmu, które - jak żartuje twórca - będzie "długie i bardzo nudne".
Symulacje jak te autorstwa Artema Smirnova pokazują, jak daleko zaszły technologie komputerowe w odtwarzaniu rzeczywistości. To już nie tylko narzędzie do tworzenia filmowych efektów specjalnych, ale także platforma do eksploracji zjawisk fizycznych, które trudno uchwycić w "zwykłej" rzeczywistości.
Czy w przyszłości symulacje MES zastąpią tradycyjne eksperymenty? Czy będą inspiracją dla twórców filmowych, producentów gier, a może i naukowców? Dynamiczna symulacja zachowania szkła w dynamicznym środowisku wydaje się być zaledwie początkiem do niezwykłego świata, w którym nawet najkrótsze momenty i szczegóły staną się dostępne do zauważenia dla ludzkiego oka.
