Guide Houdini Vellum : simulation de tissus et de corps mous

La documentation officielle de Houdini publiée par SideFX décrit les rôles de Vellum Constraints SOP et de Vellum Solver dans les simulations de tissus, de cheveux et de corps mous. Pour les deux nœuds, la mention « Since 17.0 » figure dans la documentation. Ce guide présente les principales étapes, de l’association des géométries d’entrée de Vellum au réglage des contraintes et du solveur. Les noms d’options et les recommandations se limitent à ceux décrits dans la documentation de SideFX.

1. Associer la géométrie de surface et les contraintes

Dans une simulation Vellum, la géométrie visible et la géométrie de contraintes sont transmises par des entrées et des sorties distinctes. Vellum Constraints SOP génère les types de contraintes sélectionnés sur la géométrie reçue. La géométrie de surface se trouve sur la première entrée et la première sortie ; la géométrie de contraintes, sur la deuxième entrée et la deuxième sortie. Ces deux géométries doivent avoir une correspondance point par point.

1. Préparez la géométrie de surface à simuler.

2. Créez les contraintes adaptées à cette géométrie avec Vellum Constraints SOP.

3. Connectez la géométrie de surface à la première entrée de Vellum Solver, puis la géométrie contenant les points correspondants et les relations de contrainte à la deuxième entrée. Les points peuvent être associés par leur numéro ou par l’attribut id.

4. Connectez la géométrie de collision à la troisième entrée. Sa topologie doit correspondre d’une image à l’autre ; SideFX indique également que certains types de géométrie packée sont reconnus.

Cette organisation des connexions n’est pas un simple détail de configuration : le solveur s’appuie sur cette correspondance pour relier les points simulés aux points concernés par les contraintes. Modifier d’autres paramètres avant d’avoir vérifié cette correspondance peut rendre le diagnostic plus difficile.

2. Choisir le type de contrainte selon le comportement du matériau

Pour les tissus, l’option Cloth crée à la fois des contraintes de distance le long des arêtes et des contraintes de flexion sur les triangles. Pour les simulations de cheveux, Hair inclut la distance le long des arêtes et la flexion entre elles, ainsi que la torsion. String est une contrainte capillaire plus légère, sans contrainte de torsion ; les arêtes peuvent donc pivoter librement.

Pour les corps mous, Tetrahedral Volume génère une contrainte destinée à préserver le volume de chaque tétraèdre. Cette option n’inclut toutefois pas de contraintes de cisaillement ni d’étirement. Si vous devez aussi contrôler ces comportements, des contraintes de distance supplémentaires sont nécessaires. Pour travailler avec une géométrie tétraédrique, il est obligatoire d’ajouter Tet Conform SOP en amont du flux afin de préparer la structure ; Max Tet Scale définit la résolution du maillage tétraédrique.

Dans les réglages de tissu, Stretch Type permet de choisir le type de contrainte d’étirement. Selon la documentation, Triangle Stretch peut converger plus rapidement vers la rigidité cible lorsque la résolution du tissu est élevée, mais ne prend pas en charge l’anisotropie avec Enable Warp/Weft. Parmi les options Bend Type, Angle préserve l’angle dièdre initial entre les triangles et dépend largement de la topologie. Distance peut être plus rapide, mais influe sur le comportement de l’angle initial et de la topologie ; cette méthode ne peut par ailleurs pas récupérer lorsque les triangles se retournent.

3. Régler le modèle de résolution et les étapes de simulation

L’option Model est disponible pour Triangle Stretch, Tetrahedral Stretch et Tetrahedral Fiber. SideFX décrit Linear ARAP comme une option généralement plus performante dans les cas rigides et peu extensibles. Scale-Invariant ARAP vise un comportement de rigidité similaire à différentes échelles et est présenté dans la documentation comme un choix généralement adapté à la plupart des matériaux. Évaluez votre choix en fonction du type de contrainte utilisé et du comportement recherché.

Substeps définit le nombre de sous-étapes en lesquelles chaque image est divisée. Les collisions rapides ou les forces soudaines peuvent nécessiter davantage de sous-étapes. Si la simulation s’étire trop, SideFX recommande d’essayer d’abord une valeur de Substeps de 2 ou 5. Constraint Iterations définit le nombre d’applications des contraintes à chaque sous-étape ; les contraintes rigides peuvent nécessiter davantage d’itérations. La documentation propose comme repère de départ le diamètre de la géométrie, c’est-à-dire le nombre d’arêtes entre les points les plus éloignés.

Les passages de collision étant coûteux, examinez la nature du problème plutôt que d’augmenter automatiquement Collision Passes. SideFX estime que 10 passages conviennent à la plupart des cas et indique qu’utiliser davantage de Substeps est souvent une meilleure solution pour améliorer la qualité. Pour les couches superposées, ajouter 2 au nombre de couches fournit une estimation initiale approximative pour Post Collision Passes.

4. Comment adapter ces réglages à un flux de travail architectural et de visualisation ?

Les équipes qui produisent des éléments en tissu ou des corps mous simulés dans des scènes architecturales peuvent utiliser ces réglages pour déterminer quels mouvements contraindre. Par exemple, évaluer séparément les options d’étirement et de flexion d’un tissu permet de mieux contrôler la réaction de la géométrie de la scène. Cela ne signifie pas que Vellum a été conçu spécifiquement pour la visualisation architecturale ; il s’agit ici d’examiner comment les outils de simulation génériques décrits dans la documentation peuvent être utilisés dans un processus de création visuelle.

Dans une scène de test, vérifiez d’abord la correspondance entre la géométrie et les contraintes, puis le type de contrainte et enfin les réglages du solveur. Vous pourrez ainsi suivre plus facilement l’effet des modifications de paramètres sur le résultat. Global Substeps peut servir à exporter une géométrie avec ses sous-étapes ou lorsque les objets de collision nécessitent des sous-étapes spécifiques. En contrepartie, cette option utilise davantage de mémoire par image et conserve toutes les sous-étapes. La documentation de SideFX ne fournit pas d’informations sur les conditions de licence ni sur les exigences matérielles ; ces points doivent donc être vérifiés séparément.

Erreurs fréquentes

• Lancer la simulation sans vérifier la correspondance des points entre la géométrie de surface et celle des contraintes. Les points doivent être associés par leur numéro ou par l’attribut id.

• Supposer que la contrainte Tetrahedral Volume gère également l’étirement et le cisaillement. Elle vise à préserver le volume ; des contraintes de distance supplémentaires peuvent être nécessaires.

• Augmenter Collision Passes pour chaque problème de collision. Les passages de collision sont coûteux ; dans certains cas, augmenter Substeps peut être plus approprié.

• Utiliser Global Substeps sans tenir compte de son impact sur la mémoire. Cette option conserve toutes les étapes intermédiaires et nécessite davantage de mémoire par image.

• Choisir Triangle Stretch pour les contraintes Cloth et s’attendre à obtenir de l’anisotropie avec Enable Warp/Weft. La documentation précise que cette combinaison ne prend pas en charge l’anisotropie.