電影特效的案例
跨界王者：CFD工程師榮獲奧斯卡大獎
小鱷魚愛洗澡中水的流動采用計算機模擬技術重構
無論是在《加勒比海盜：世界盡頭》中爆炸的火球，還是《星球大戰前傳3：西斯的復仇》中旋轉的漩渦，都可以看出利用數字模擬的視覺特效，大量應用在各種好萊塢大片中。雖然以前認為對電影特效等應用仿真程序過于復雜且昂貴，但隨著計算機計算速度變得越來越快，計算結構也在不斷優化，現在，模擬這種現象已經變得非常實用。此外，由于計算機仿真能力已經獲得提升以獲得越來越逼真的效果，甚至用于生成的圖像更好的地將接縫與現場表演相融合，基于物理的模擬已經變得不僅易于處理，而且成為在電影和視頻游戲中創建逼真的虛擬世界的寶貴工具。
電影和游戲特效中的物理現象，如水，火，煙，爆炸，剛體動力學和彈性體的變形等。這些都是偏微分方程控制的。用計算機求解這類方程的算法的發展是應用數學和計算科學的應用之一。事實上，一些技術（最值得注意的是Level-set方法）已經徹底改變了整個電影行業，甚至獲得了奧斯卡大獎。
在2010年Notices of the AMS發表的Crashing waves, awesome explosions, turbulent smoke, and beyond: Applied mathematics and scientific computing in the visual effects industry這篇文章中，描述了視覺效果行業中應用數學和計算科學的一些最引人注目的應用。特殊效果模擬工具雖然基于物理，但必須能夠以直觀的方式確保可信度和效果。重點介紹了計算流體動力學，計算固體動力學，剛體模擬以及碰撞檢測和分辨率的技術。 本文的內容也主要翻譯自這篇文章。
計算流體力學技術可用于模擬許多現象。沖擊波、海洋場景可以利用CFD仿真，爆炸，火球和煙霧效果現在也都使用CFD。
展開 世界八大最頂尖的工業軟件強國（中）
Houdini軟件在世界的影響力可以說無與倫比，是世界上最強大的電影特效軟件。
Maple：是加拿大滑鐵盧大學開發的數學和工程計算軟件，是加拿大在大型數學軟件里最大的創新，同時也是世界上三大數學和工程計算軟件之一，另兩家為美國的mathematica和MATLAB。
Presagis：加拿大CAE公司（總部位于魁北克），CAE公司是世界最大的飛機全動模擬機制造商，在全球的飛行員訓練領域有大量的應用，其中包括很多軍事及工業巨頭如波音、空客、洛克菲勒馬丁等。
FlightSim：是高精度的標準飛行仿真平臺，能夠仿真固定翼飛行器的多種動力學特性。
Infolytica：成為全世界設計者進行低頻電磁分析的首選軟件。是眾多電磁軟件新技術的創始人和領導者。
加拿大研發的電力系統軟件具有全球最全面的解決方案，比如配電網仿真軟件CYME、接地仿真軟件CDEGS、電磁暫態仿真軟件PSCAD、大規模電網仿真軟件DSA-Tools等，這些高端電力軟件在世界學術界極富盛名。
CYME：加拿大研發的一個非常復雜的電力工業軟件，是輸電，配電和工業電力系統的最先進的分析工具。
CDEGS軟件：是加拿大魁北克的SES公司解決電力系統接地、電磁場和電磁干擾等工程問題的強大工具軟件。
DSATools：是世界領先水平的分析工具。
HYPERSIM：基于世界著名的電力系統仿真實驗室——魁北克水電（Hydro-Quebec）開發的超大型電力系統的仿真測試軟件和硬件。
展開 學習CFD，沒準還能成為電影藝術家
流體模擬已經成為眾多特效電影的一個重要部分，即便如此，它還是沒有被大多數普通藝術家很好地理解。我們對流體模擬背后的科學進行了解釋，特別深入地研究了一個最具有代表性的一款流體模擬軟件：Naiad（電影特效CFD軟件）
發展史
在電腦圖形工業發展之前，早至20世紀50到60年代，流體模擬就已經被活躍地研究并且有了數學模型。回溯至60年代，一個起主要影響研究的開創者就是Los Alamos國家實驗室的T3組織。James Harlow是這個組織的領導者，Harlow和他的團隊研究出工業化應用的理論，包括我們在下面會解釋的交錯MAC（marker-and-cell）網格結構，和PIC（Particle In Cell）方法，而后者就是今天FLIP、MPM和其他復合方法的前身！
可惜，多數用于真實世界的CFD方法對視覺特效流體模擬來說顯得不必要地復雜，而且數量很少。在計算機圖形學領域，重要的先鋒有Nick Foster和Dimitris Metaxas，他們計算了不可壓縮和自由表面流體。正如我們下面所要強調的可壓縮性，是通向可行解決方案的一個關鍵途徑，但許多人都不能直觀地理解。在Foster和Metaxas之前，視覺特效中的水都沒有用物理學方法，大多數是運用了2D或者位移和凹凸貼圖這類小“詭計”。Alias Wavefront的Jos Stam對不可壓縮氣態流體所做的工作也十分顯著。在他1999年的Siggraph論文中，闡述了為什么比起關鍵幀動畫，模擬動畫是如此地重要。
與關鍵幀或過程依賴技術不同，物理模型（流體模擬）可以讓一個動畫師毫不費力地創造有趣的類似漩渦流體行為。而且，流體與物體和虛擬力之間的互動能被輕松處理。Jos Stam. (1999).
展開 客官，我們有剛出爐的臉了解一下？
而在電影特效制作方面，將大大縮減化妝所耗費的時間，降低電影制作成本。同時，其在游戲、美妝等領域也將有著可觀的前景。
但是，如果別人擁有了我們的這張臉會發生什么？
“刷臉”已經成為了人們社會活動中的重要組成部分。解鎖手機、購物、上地鐵甚至是坐飛機，AI技術的提高已經讓很多事情都可以通過刷臉來進行身份認證。那么，可以預見的是，在未來“臉”和資金安全也將產生密不可分的聯系。
如果大街上有人對你隨便拍了一張照片，然后做出了你的面具模型，其將有很大的可能盜取你的資金等，甚至利用你的身份實施犯罪活動也有可能。要知道，其可是能在人臉上建立50萬個掃描點的。由于涉及到人的身份隱私，其殺傷力絕對不容小覷。
所以，對“人皮面具”來說，其一旦泛濫而又未被管制，技術作惡將在它身上被無限放大。易容是很獵奇很神秘，但想想在未來有可能在某一個角落里扔著一張自己的臉，倒也真的令人毛骨悚然……
本文轉自36氪，原文鏈接：https://36kr.com/p/5136968.html
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盤點世界工業軟件強國（二）
Houdini軟件在世界的影響力可以說無與倫比，是世界上最強大的電影特效軟件。
Maple：是加拿大滑鐵盧大學開發的數學和工程計算軟件，是加拿大在大型數學軟件里最大的創新，同時也是世界上三大數學和工程計算軟件之一，另兩家為美國的mathematica和MATLAB。
Presagis：加拿大CAE公司（總部位于魁北克），CAE公司是世界最大的飛機全動模擬機制造商，在全球的飛行員訓練領域有大量的應用，其中包括很多軍事及工業巨頭如波音、空客、洛克菲勒馬丁等。
FlightSim：是高精度的標準飛行仿真平臺，能夠仿真固定翼飛行器的多種動力學特性。
Infolytica：成為全世界設計者進行低頻電磁分析的首選軟件。是眾多電磁軟件新技術的創始人和領導者。
加拿大研發的電力系統軟件具有全球最全面的解決方案，比如配電網仿真軟件CYME、接地仿真軟件CDEGS、電磁暫態仿真軟件PSCAD、大規模電網仿真軟件DSA-Tools等，這些高端電力軟件在世界學術界極富盛名。
CYME：加拿大研發的一個非常復雜的電力工業軟件，是輸電，配電和工業電力系統的最先進的分析工具。
CDEGS軟件：是加拿大魁北克的SES公司解決電力系統接地、電磁場和電磁干擾等工程問題的強大工具軟件。
DSATools：是世界領先水平的分析工具。
HYPERSIM：基于世界著名的電力系統仿真實驗室——魁北克水電（Hydro-Quebec）開發的超大型電力系統的仿真測試軟件和硬件。
RSCAD和硬件RTDS NovaCor：RTDS成為電力系統模擬器領域無可爭議的全球領導者，RTDS模擬器是執行實時電力系統仿真的全球基準。RTDS在上世紀80年代推出了世界上第一臺全數字實時電力系統模擬器。
Geosof：全球領先的著名軟件。
展開 電影《流浪地球》3D打印道具花費7位數，預算太少了！
△這個骨骼假手，很像某款3D打印假手
據《流浪地球》專門管特效的負責人透露，為了控制和溝通，特效外包給三個主要特效公司；改變了好萊塢的標準流程、符合中國國情的可控性；對三家公司進行標準化，統一了建模軟件犀牛以及物理插件；然后三家公司再進行對其他的分包公司進行控制協調，避免了很多重復工作。找的道具公司有不少是專門做好萊塢特效道具的。他們一般更強調他們的后處理技術。對于建模和制造技術一直都是諱莫如深。
△動圖來自“娛樂資本論”
南極熊注意到，近幾年中國內地的電影和電視劇作品，越來越多地使用到特別定制的道具，而這些道具，很多是依靠3D打印技術制作出來的。像弘瑞、聯泰、閃鑄等國產3D打印機，經常被劇組和道具制作外包公司所使用，甚至還直接出現在影視作品的畫面當中。而在國外，特別是好萊塢大片，早就已經普遍應用了3D打印技術，提升了整個影視作品的效果。
不過，“其實國內科幻電影工業從特效、道具、布景、服裝、美術設計、配樂都缺乏技術與相關配套體系，整個科幻電影需要的產業鏈層面人才、技術、編劇與文本創作的一直處于斷層之中，所以如果成熟的電影工業體系未形成，像流浪地球這種類型的片子是極難做到像好萊塢那些持續輸出的，”一個名為冰山的網友這樣說。
雖然，《流浪地球》作為中國第一部硬科幻電影作品，還存在大量硬傷，不盡完美；但劇組已經在盡量壓低成本的前提下把效果呈現到了極致，十分值得一看。南極熊希望，未來的國產科幻大電影由此走上一條康莊大道，劇組可以更注重道具和場景，用心制作科幻大片，啟發國民熱愛科技、關注科技，而不是八卦明星和流量小生。
科技，是社會進步的第一動力！
來源：南極熊3D打印
展開 世界八大最頂尖的工業軟件強國
Houdini軟件在世界的影響力可以說無與倫比，是世界上最強大的電影特效軟件。
Maple：是加拿大滑鐵盧大學開發的數學和工程計算軟件，是加拿大在大型數學軟件里最大的創新，同時也是世界上三大數學和工程計算軟件之一，另兩家為美國的mathematica和MATLAB。
Presagis：加拿大CAE公司（總部位于魁北克），CAE公司是世界最大的飛機全動模擬機制造商，在全球的飛行員訓練領域有大量的應用，其中包括很多軍事及工業巨頭如波音、空客、洛克菲勒馬丁等。
FlightSim：是高精度的標準飛行仿真平臺，能夠仿真固定翼飛行器的多種動力學特性。
Infolytica：成為全世界設計者進行低頻電磁分析的首選軟件。是眾多電磁軟件新技術的創始人和領導者。
加拿大研發的電力系統軟件具有全球最全面的解決方案，比如配電網仿真軟件CYME、接地仿真軟件CDEGS、電磁暫態仿真軟件PSCAD、大規模電網仿真軟件DSA-Tools等，這些高端電力軟件在世界學術界極富盛名。
CYME：加拿大研發的一個非常復雜的電力工業軟件，是輸電，配電和工業電力系統的最先進的分析工具。
CDEGS軟件：是加拿大魁北克的SES公司解決電力系統接地、電磁場和電磁干擾等工程問題的強大工具軟件。
DSATools：是世界領先水平的分析工具。
展開 當仿真變成如此快捷高效，你會愿意為此付費嗎？
AirShaper是不是就是個游戲或玩具,結果是不是可信,或者他們是不是CG虛擬的效果,就像你看到的“基于物理特效電影”。請放心，AirShaper基于開源的CFD代碼OpenFOAM，有很多專業的擁護者。求解類型為RANS (reynolds -average Navier-Stokes)雙方程模型:標準k-omega和SST k-omega。這不是兒戲。這是真正的CFD。
此外，AirShaper利用自己的技術使網格具有適應性，實際上就是增加關鍵區域的網格密度，而OpenFOAM代碼沒有這個功能。
為了保護用戶免受傷害，該程序限制了氣流速度，允許最大馬赫數為0.3馬赫，在Navier Stokes方程有效的可壓縮亞音速范圍內。
自行車騎行的測試
在STL文件導入后，旋轉的輔助工具幫助模型調整到正確的方向上。假流線驗證空氣方向。CAD模型是從GrabCAD下載的。
AirShaper會煞費苦心地解釋一些基本的東西，他們知道很多正在閱讀報告甚至做分析的人可能不是流體分析師，甚至不是工程師。奇怪的是，在我們的測試案例中，騎自行車的人會被顯示出一個Cd(阻力系數)，這個Cd(阻力系數)很接近公共汽車，這是自行車騎行者沒想到的。(圖片來自AirShaper報告。)
車手頭部、胸部、胯部的高壓區域清楚地顯示出車手比自行車有更多的空氣阻力。(圖片來自AirShaper報告。)
根據AirShaper的計算，車手需要大約150瓦的消耗才能達到10米/秒的速度(22英里/小時)，這是合理的，因此，它可以粗略地檢查結果的準確性。即使使用最簡單的網格選項也可以達到這種精度。
結果顯示最高和最低的氣壓。
展開 學習CFD，沒準還能成為電影藝術家
學習CFD，沒準還能成為電影藝術家
自上世紀９０年代中期《泰坦尼克號》公映后，國人開始認識到了好萊塢電影的魅力——確切地說，是好萊塢大片特效的魅力。自此以后，每年都有大量的好萊塢特效大片涌入中國銀幕，近幾年更是數不勝數，而且越來越與全球同步放映。所謂的大片，即指投資大、制作大、陣容大、內容大。在今天電影時代，這一切的“大”，都可以被“特效大”來概括。統計這幾年最賣座的好萊塢大片，你會發現它們不是視覺特效大片就是ＣＧ制作的動畫片，電影工業的格局因此而徹底改變。但是如果你覺得特效僅僅是技術那么簡單，那就錯了。特效并非人們想像的視頻處理“技術”那么簡單，它蘊含很多科學與文化含量。特效最先產生于美國軍工，部隊通過電腦模擬物理現象來測試武器效果，后來好萊塢將其做成仿真效果移植至影片中。比如表現波濤，必須將液體或氣體的多項物理特性（包括速度、壓力、密度、溫度等）進行數值實驗、計算模擬和分析研究，并將此運算的整個過程以圖形圖像的方式進行演示表現。所以特效師并是簡單的‘技師’，而需要有非常完善的知識體系，在國外成熟的特效公司，甚至還有個職位叫“首席科學家”。
今天向大家介紹一篇好玩的文章，名字叫“流體模擬背后的科學”，它的作者是Mike Seymour，他是澳大利亞最優秀的特效藝術家之一，擅長高端專業設備上的合成特效。曾獲得澳大利亞所有特效大獎，包括ATV、AEAF和PROMAX，也曾在倫敦和紐約獲獎。Mike是好萊塢視覺特效協會的第一個澳大利亞成員。
原文地址：http://www.fxguide.com/featured/the-science-of-fluid-sims
流體模擬背后的科學
雖然流體的解算是最耗計算機資源的，但對于視覺特效來說卻十分重要。流體所指的也不單單只是液體而已，還包含了火焰、煙霧、氣體等。
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