Les outils de simulation

Introduction

Blender intègre divers outils de simulation physique permettant de donner vie à vos scènes en recréant des phénomènes réalistes. Ces systèmes de simulation peuvent générer automatiquement des animations complexes difficiles à obtenir manuellement. Dans ce chapitre, nous allons explorer pas à pas les principaux outils de simulation de Blender 4.2, à savoir :

Les particules

Le système de particules de Blender permet de générer et animer automatiquement une multitude de petits objets appelés particules. Les particules peuvent servir à simuler par exemple de la pluie, des étincelles, des nuages d’insectes, des effets magiques, ou encore à dupliquer facilement un objet en de nombreux exemplaires dans la scène. Blender propose deux types principaux de particules : les particules d’émission (appelées Emitter en anglais, utilisées pour des particules mobiles comme des gouttes ou des débris) et les particules de type cheveux/poils (Hair, utilisées pour générer des cheveux, de la fourrure ou de l’herbe attachées à un objet). Dans cette section, nous nous concentrerons sur les systèmes d’émission (les cheveux feront l’objet de la section dédiée plus loin).

Simulation de fluides

Les fluides englobent dans Blender aussi bien les liquides (eau, lave, gel, etc.) que les gaz (fumée, brouillard, flammes). Blender intègre depuis la version 2.82 le moteur de simulation Mantaflow, qui permet de créer des fluides réalistes. Configurer une simulation de fluide est un peu plus complexe que les particules, car cela fait intervenir plusieurs objets : généralement un domaine de simulation (le volume dans lequel le fluide évoluera) et un ou plusieurs objets de flux (sources ou obstacles du fluide). Nous allons aborder les deux grands volets : d’abord un fluide liquide (un volume d’eau qui tombe dans un récipient), puis un fluide gazeux (une simulation de fumée).

1. Liquides : créer une simulation d’eau qui coule

 Préparer la scène - Dans un nouveau fichier, créez un cube (Shift A - Mesh - Cube) et redimensionnez-le pour qu’il forme un grand récipient ouvert : en mode Objet, mettez-le aux dimensions d’une grande bassine par exemple (S puis X, Y, Z pour étirer). Ensuite, il faut en faire un récipient creux : passez en mode Édition (Tab), sélectionnez la face du dessus et supprimez-la (touche X - Faces). Vous obtenez une sorte de caisse sans couvercle. Ajoutez quelques loopcut ainsi que le modificateur subdivision surface puis solidify. Ce sera notre obstacle/réceptacle pour l’eau. Placez-le au centre de la scène.

Modélisation de la bassine

 Créer le Domaine - Ajoutez un second cube, qui servira de domaine de simulation. Ce cube doit englober la zone où le fluide existera. Redimensionnez ce cube de manière à couvrir tout l’intérieur de la bassine et l’espace au-dessus où l’eau va couler. Par exemple, si votre récipient fait environ 2m de côté, créez un domaine légèrement plus grand en largeur et assez haut. Le domaine doit enserrer la bassine entière.

Vous pouvez activer le mode transparence (Viewport Display - Display As - Wire, ou en bas à droite de la vue 3D, activer le mode fil de fer) pour voir la bassine à travers le cube du domaine.

Ajout du domaine

 Avec le domaine (le cube) sélectionné, allez dans l’onglet Physics (Physique) de la barre latérale...

Simulation de tissus

Le module Tissu (Cloth) de Blender sert à simuler le comportement de surfaces souples telles que des draps, des vêtements, des drapeaux, des rideaux, etc. Le principe est de prendre un maillage (généralement une surface fine subdivisée) et de laisser Blender calculer sa déformation sous l’effet de la gravité et d’éventuelles forces, tout en prenant en compte sa souplesse, son élasticité et les collisions avec d’autres objets. Le résultat est un mouvement réaliste de tissu.

Dynamic Painting

Le Dynamic Paint (peinture dynamique) est un modificateur de physique original : il permet de transformer une surface en toile (Canvass) et une ou plusieurs autres en pinceaux (Brush) afin que ces pinceaux laissent des marques sur la toile au fil de l’animation. Ces marques peuvent être de la peinture (une couleur ou un poids de vertex qui s’accumule sur la surface) ou bien des déformations (par exemple des vagues sur une surface d’eau). On peut ainsi simuler des empreintes de pas, des traces de pneus, de la peinture projetée, des lettres écrites par un objet, ou encore des vagues à la surface d’un plan d’eau quand on y jette des objets.

Génération de poils et de cheveux

Créer de la fourrure, de l’herbe ou une chevelure réaliste est un défi en 3D. Blender propose historiquement un système de particules dédié aux cheveux/poils (Hair) qui permet de générer des brins attachés à une surface et de les coiffer. Ce système de cheveux est en fait une variante du système de particules que nous avons vu, mais avec des outils de coiffage (grooming) spécifiques et des paramètres adaptés (comme la notion d’enracinement, de longueur, de raidissement, etc.).

Depuis Blender 3.3, un nouveau système de cheveux basé sur les Curves (courbes) et les Geometry Nodes a fait son apparition, offrant plus de contrôle et de réalisme, bien que plus complexe. Pour rester accessible aux débutants, nous allons d’abord utiliser le système classique de particules Hair qui est encore tout à fait fonctionnel dans Blender 4.5, puis nous mentionnerons l’outil Quick Fur qui utilise la nouvelle méthode.

1. Créer de la fourrure sur un objet (particules cheveux)

Pour cet exercice, nous allons ajouter des cheveux sur le singe Suzanne et lui faire un petit brushing.

Préparer l’objet émetteur de poils

 Ajoutez dans la scène la tête de singe Suzanne (Shift A - Mesh - Monkey), ou tout autre objet sur lequel vous souhaitez faire pousser des poils.

 Appliquez-lui un modificateur Subdivision Surface (niveau 1 ou 2) pour lisser la géométrie, puis appliquez l’échelle (Ctrl A - Scale) si l’objet a été redimensionné.

Pour que les poils apparaissent uniquement sur une zone précise - le scalp, par exemple - il faut définir une zone d’émission :

Méthode 1 : Vertex Group

 Passez en mode Édition, ouvrez l’onglet Object Data Properties, ajoutez un nouveau Vertex Group, renommez-le Cheveux, sélectionnez les sommets correspondant au haut du crâne, puis cliquez sur Assign.

Création d’un Vertex Group

Méthode 2 : Vertex Paint

 Passez en mode Vertex Paint et peignez directement la zone où les cheveux devront pousser. Cette méthode est rapide pour visualiser la répartition et crée également un Vertex Group...

Simulation avec les Geometry Nodes

Les Geometry Nodes de Blender permettent de créer des modifications procédurales des objets via un système de nœuds. Depuis Blender 3.5/3.6, une nouvelle fonctionnalité est apparue : les nœuds de simulation (Simulation Nodes), ou zones de simulation au sein des Geometry Nodes. Cette fonctionnalité ouvre la porte à des simulations personnalisées, définies par des règles de nœuds, où le résultat d’une frame peut influencer la suivante. En d’autres termes, cela permet de construire ses propres systèmes de particules, d’effets d’accumulation, ou des simulations physiques alternatives, en dehors des systèmes classiques de Blender.

L’avantage, c’est la flexibilité : on peut simuler des choses qui ne sont pas prises en charge nativement. L’inconvénient, c’est que cela demande de penser en termes de nœuds et parfois d’effectuer davantage de manipulations qu’en utilisant un système clé en main.

Nous allons réaliser un petit exercice simple pour découvrir la zone de simulation : créer une traînée de points qui suivent un objet en mouvement, en utilisant la zone de simulation des Geometry Nodes pour accumuler ces points au fil du temps. Cet exemple illustre comment la zone de simulation peut mémoriser des informations d’une frame à l’autre (ici, les positions précédentes de l’objet) - un effet difficile à obtenir autrement.

Préparer la scène