Tutoriel Houdini 20.0: Maîtriser la simulation Vellum

Pourquoi Vellum est un incontournable en simulation ?

Vellum d’Houdini a radicalement simplifié la simulation de tissus, de cordes, de poils ou de fluides, tout en offrant un contrôle artistique remarquable.

Cet article propose un tour d’horizon sur les approches SOP et DOP (promis, on reste concis), et propose d’aller plus loin pour maîtriser la simulation de tissus, de cheveux et de peaux, optimiser les simulations dans des scènes complexes, et développer des workflows efficaces pour les intégrer dans des projets d'effets visuels et d'animation. 

Cet aperçu général s’adresse aux personnes qui débutent en simulation Vellum, mais qui sont déjà à l’aise avec la navigation dans Houdini et le contexte Geometry.

Évidemment, Vellum ne se résume pas en quelques lignes… 🫠

Plutôt que de tout condenser ici, nous vous recommandons la formation ultime de Houdini 20.0 Vellum, une formation gratuite en ligne de 9 heures, composée de 29 modules en français ou en anglais, exclusive pour les professionnel·les et les nouveaux·elles diplômé·es de la création numérique, au Québec.

SOP vs DOP : choisir la bonne approche

Lorsqu’il est question de Vellum dans Houdini, l’une des premières décisions à prendre est le choix entre deux réseaux : SOP (Surface Operators) ou DOP (Dynamic Operators) ? 

Les SOP sont utilisés pour la construction et la modification de géométries et de volumes, tandis que les DOP sont dédiés aux simulations dynamiques. Autrement dit, faut-il construire sa simulation directement dans le contexte Geometry, ou bien passer par le traditionnel contexte Dynamics?

En somme, l’approche SOP est plus directe et plus accessible, tandis que le DOP offre une personnalisation plus poussée. 

Commençons par un peu d’histoire. Vellum est le dernier grand solveur intégré à Houdini à partir de la version 17 (sortie en 2018). Il repose sur une approche de simulation par particules que l’on nomme Particle-Based Dynamics. 

Cela signifie qu’un mesh (ex. : un tissu, une corde) est décomposé en points individuels, appelés particules. Chaque particule est simulée séparément, mais des contraintes sont ajoutées entre les particules pour reproduire un comportement physique réaliste (élasticité, rigidité, flexibilité).

Commençons par un peu d’histoire. Vellum est le dernier grand solveur intégré à Houdini à partir de la version 17 (sortie en 2018). Il repose sur une approche de simulation par particules que l’on nomme Particle-Based Dynamics. 

Cela signifie qu’un mesh (ex. : un tissu, une corde) est décomposé en points individuels, appelés particules. Chaque particule est simulée séparément, mais des contraintes sont ajoutées entre les particules pour reproduire un comportement physique réaliste (élasticité, rigidité, flexibilité).

Bref, Vellum n’a pas été conçu que pour les vêtements, mais aussi pour les courbes, les softbodies (ballons…), ou encore, pour simuler des particules pour faire des effets de neige, de sable ou de liquide. Une méthode efficace, souple, et particulièrement bien adaptée au GPU.

Maintenant, pourquoi deux méthodes (SOP et DOP) ? 

La raison est simple : Vellum a d’abord été introduit via le contexte DOP dans Houdini 17, puis optimisé dans les versions suivantes avec une version SOP plus fluide, modulable et facile à prototyper.

Ce n’est pas un détail anodin. Les deux approches sont donc parfaitement légitimes et bien intégrées dans Houdini.

La méthode SOP : rapide, lisible, efficace

Le contexte SOP (Surface Operators) permet de construire une simulation Vellum directement dans une Geometry node, sans passer par le contexte DOP.

En quelques nodes (Vellum Constraints, Vellum Solver et quelques réglages), vous obtenez un setup complet. C’est modulaire, visuel, facile à organiser et à itérer.

Mieux encore, les presets sont généreux. Une simple node Vellum Configure Cloth, par exemple, prépare automatiquement les bons attributs physiques, génère les contraintes et configure les propriétés comme la densité, l’épaisseur, les collisions ou la gravité.

Le solveur, quant à lui, intègre directement plusieurs options pratiques (timescale, substeps, constraint Iterations, visualisation…) et tout cela sans avoir à construire un réseau complexe.

Pour des simulations rapides à mettre en place, des tests artistiques ou un travail sur une seule géométrie, le SOP est souvent plus fluide à manipuler.

La méthode DOP : plus complexe, mais plus granulaire

Le contexte DOP (Dynamics Operators), quant à lui, implique un passage explicite vers un réseau de simulation. 

Il faut exporter la géométrie et les contraintes avec des nodes de type Null, importer le tout dans un DOP Network, y placer un Vellum Source, un Vellum Object, un Vellum Solver, puis relier tout cela à des objets de collision ou à des forces externes.

C’est plus long à mettre en place, mais cela permet un contrôle plus précis, notamment dans des pipelines complexes, des simulations distribuées ou des cas où la simulation doit être déclenchée, animée ou altérée en cours de route.

Alors, SOP ou DOP ?

En résumé, l’approche SOP est plus directe et plus accessible, tandis que le DOP offre une personnalisation plus poussée. 

Pour un grand nombre de projets, le workflow SOP suffit amplement, surtout si l’objectif est de prototyper, d’expérimenter ou de travailler seul sur un effet précis. Elle permet d’avancer plus rapidement tout en gardant le contrôle.

Mais dès que la simulation devient plus exigeante, qu’elle doit interagir avec d’autres solveurs, qu’elle fait partie d’un pipeline rigoureux ou qu’elle nécessite des ajustements à la volée, le DOP reprend tout son sens.

La bonne nouvelle ? Vous n’avez pas à choisir. Les deux méthodes sont compatibles, et ce que vous apprendrez en SOP pourra parfaitement s’adapter à vos projets en DOP.

Comprendre les contraintes Cloth et Strings

Vellum repose sur des contraintes physiques pour simuler le comportement d’objets mous ou flexibles. Deux types de contraintes sont les plus courantes :

• Cloth, pour les surfaces (ex. : tissus, peaux)

• Strings, pour les lignes (ex. : cordes, cheveux)

Chaque point de la géométrie est relié à d'autres par des « liens » qui limitent son étirement (stretch) et sa capacité à plier (bend). On peut aussi y ajouter du poids, de la friction ou encore de la résistance à l’air (drag).

Dans la formation Houdini 20.0 Vellum, on explore comment ces contraintes influencent la simulation, comment les ajuster, et surtout comment éviter des erreurs fréquentes comme le fameux tissu qui s’effondre lamentablement sur lui-même…🫠 ou l'étirement exagéré d'une corde.

Pour aller plus loin : softbodies, balloons, plasticité…

Pas trop mal à la tête? 😅 Si vous sentez que ça commence à tirer un peu derrière les yeux, c’est normal. La simulation Vellum d’Houdini est riche et rien ne vaut mieux qu’une démonstration pas à pas.

La formation en ligne complète (et surtout, gratuite), animée par l’expert Vincent Fortin en collaboration avec l’École NAD-UQAC, dure 9 heures et comprend 29 modules.

Ce que vous apprendrez lors de cette formation:

• SOP vs DOP

• Contraintes Cloth et Strings

• Contraintes d’attaches

• Softbodies

• Balloons

• Plasticité

• Détachement – Attach to geometry

• Détachement – Pin to animation

• Détachement – Weld

S’inscrire gratuitement à la formation EXPERTS

Le cours Houdini 20.0 Vellum est gratuit et exclusif aux professionnel·les qui travaillent dans un studio au Québec membre de l’une de nos trois associations partenaires : La Guilde du jeu vidéo du Québec, BCTQ et Xn Québec.

La formation est aussi disponible pour les nouveaux·elles diplômé·es d’un programme en création numérique dans un établissement public du Québec. Vous avez jusqu’à un an après l’obtention du diplôme pour suivre les cours EXPERTS. Les nouveaux·elles diplômé·es peuvent écrire à experts@polesynthese.com pour activer leur compte.