Dinámica de fluidos con Naiad

Escrito por  Julián Pérez Martins Enero 12, 2011

La simulación de fluidos y gases representa un enorme desafío para los artistas y técnicos de efectos especiales. Por el momento sólo disponible para Linux, Naiad es un poderoso simulador de fluidos que ya se usó con éxito en varios largometrajes de Hollywood.

Exotic Matter, una compañía fundada en Suecia en 2008, comenzó la distribución de su primer producto. El software en cuestión es Naiad, un impresionante simulador de fluidos que en su corta vida, ya participó en Avatar y Las Crónicas de Narnia, dos películas que se caracterizan por la calidad de sus efectos especiales.

Si bien la oferta de herramientas especialmente desarrolladas para simular fluidos es muy amplia -sobre todo si se toman en cuenta los plugins para programas como 3ds Max, Maya o Rhino- Naiad se destaca por su velocidad y poder de cálculo.

A diferencia de la mayoría de este tipo de programas, Naiad usa un método muy innovador a la hora de procesar la simulación. En lugar de procesar la totalidad del volumen del fluido, el programa basa sus cálculos en una estructura que divide el objeto en partes pequeñas, de manera que sólo simula la porción del fluido que interviene en la simulación.

En otras palabras, Naiad hace una distinción entre las partes del fluido que son pasivas y las que interactúan con otros objetos o fuerzas, lo que resulta en una simulación mucho más ágil. De hecho, los expertos afirman que toda la superficie del océano de Pandora, el planeta ficticio de Avatar, se simuló en una sola computadora (con una capacidad enorme, claro).

Los responsables esperan que la interfaz de usuario de Naiad se convierta en un estándar para toda la industria, como lo hizo RenderMan, de Pixar. De esta manera se mejorará la integración y el trabajo entre los distintos estudios que intervienen en la génesis de una película o un videojuego.

El gráfico de nodos de la interfaz de Naiad le permite al usuario definir los operadores que controlarán la simulación.El gráfico de nodos de la interfaz de Naiad le permite al usuario definir los operadores que controlarán la simulación.

Marcus Nordestam, uno de los desarrolladores de Naiad afirmó que si bien hay elementos del estándar de RenderMan que "no les gustan a todos los usuarios", hay que reconocer el hecho de que la estandarización "permitió que las partes que componen el desarrollo de un proyecto 3D trabajen más y mejor".

Caso de éxito: Avatar

Los fluidos son uno de los elementos más difíciles de simular. No es posible hacerlo como si estuviera formado por puntos, ya que el fluido tiene densidad. Tampoco se lo puede simular como un sólido, ya que claramente, no lo es. Por otra parte, hay que considerar que en los fluidos hay una conservación de masa, a pesar de que un volumen líquido pueda separarse en pequeñas gotas.

Lo que hace que la simulación de fluidos sea tan compleja son los elementos circunstanciales a los que se somete al cuerpo líquido. Por ejemplo, la superficie del océano está bajo la influencia constante de distintas fuerzas, naturales o mecánicas, que alteran el comportamiento del fluido. Los cambios en la superficie desatados por las olas, el viento o un barco hacen que la simulación sea de una altísima complejidad matemática, con una enorme cantidad de variables.

La simulación del agua en Avatar se basó en una combinación de partículas y una cuadrícula de fluidos. Diego Trazzi, técnico de Weta Digital explica: "Una vez que se logra el efecto deseado, se hace una malla a partir de la simulación. A esa malla se le asignan los shaders (algoritmos que determinan la forma en que un material reacciona ante la luz) y se hace el render, en el que el fluido interactúa con el resto de los elementos de la escena".

En 2010, Avatar ganó el premio al mejor efecto visual individual, por una escena realizada con Naiad.

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