Vellum ist Houdinis positionsbasierter Dynamik-Solver (PBD – Position Based Dynamics), der Stoff, Haare, Soft Bodies, aufblasbare Objekte und granulare Materialien in einem einheitlichen, stabilen Framework simuliert.
Rubrik: Software & Tools · Unterrubrik: SideFX Houdini · Niveau: Fortgeschritten
Was ist Vellum?
Mit Houdini 17 (2018) führte SideFX Vellum ein – einen neuen Solver, der auf dem PBD-Algorithmus (Position Based Dynamics, Müller et al. 2007) basiert. PBD-Solver haben gegenüber klassischen Federmasse-Modellen folgende Vorteile:
- Stabilität: Keine Divergenz bei großen Timesteps
- Geschwindigkeit: Iterativer Solver konvergiert schnell
- Unified Simulation: Stoff, Haare und Soft Bodies können in einem gemeinsamen Solver interagieren
- Echtzeit-Integration: PBD wurde ursprünglich für Echtzeitanwendungen entwickelt und ist entsprechend performant
Erklärung
Vellum-Constraint-Typen
Vellum modelliert alles über Constraints (Einschränkungen zwischen Punktpaaren). Die Constraint-Typen bestimmen das Materialverhalten:
| Constraint | Anwendung |
|---|---|
| Stretch | Widerstand gegen Dehnung (Stoff, Haare) |
| Bend | Widerstand gegen Biegung |
| Attach to Geometry | Punkte an animierte Geometrie heften |
| Distance | Punktabstand fixieren |
| Stitch | Zwei getrennte Meshes aneinandernähen |
| Pressure | Interne Druck-Simulation (aufblasbare Objekte) |
| Glue | Verbindung die brechen kann |
| Tetrahedral Volume | Volumetrische Soft-Body-Simulation |
Vellum Cloth
Für Stoffsimulationen werden Polygon-Meshes mit Stretch- und Bend-Constraints versehen. Typische Parameter:
- Stiffness: Steifigkeit von Stretch und Bend
- Damping: Dämpfung für realistisches Ausschwingen
- Mass: Gewicht pro Punkt (kann über Attribute variiert werden)
- Air Resistance: Widerstand der Luft
Die SOP-Integration von Vellum ist direkt (Vellum Cloth SOP, Vellum Solver SOP), ohne dass ein separates DOP-Netzwerk benötigt wird – was den Workflow gegenüber älteren Cloth-Solvern erheblich vereinfacht.
Vellum Hair
Für Haare werden Kurven-Geometrien verwendet. Jede Haarsträhne ist eine Kurve, deren Punkte über Bend-Constraints verbunden sind. Vellum Hair kann mit KineFX-Animationen gekoppelt werden.
Parameter:
- Bend Stiffness: Steifigkeit der Strähne
- Twist Stiffness: Widerstand gegen Verdrehung
- Thickness: Kollisionsradius der Haare (für Hair-to-Hair-Kollision)
Vellum Soft Bodies
Soft Bodies nutzen tetraedrische Volumen-Constraints. Das Mesh wird intern in ein Tetraeder-Netz umgewandelt, das die volumetrischen Kräfte überträgt. Typisch für:
- Gummiartige Objekte
- Organische Materialien (Fleisch, Weichkörper)
- Dämpfungsgeräte
Vellum in SOPs vs. DOPs
Vellum kann sowohl in SOPs (vereinfachter Workflow) als auch in DOPs (mehr Kontrolle, Kopplung mit anderen Solvern) ausgeführt werden. Der SOP-Workflow ist für die meisten Produktionsaufgaben ausreichend.
Beispiele
Flagge im Wind: Plane-SOP (Grid) → Vellum Cloth Constraint → Vellum Solver (Wind-Force via Drag) → Pin-Constraint an Fahnenmast.
Haare am Charakter: KineFX-Rig → Guide-Hairs als Kurven → Vellum Hair Solver → Rendering mit Karma-Hair-Shader.
Aufblasbares Objekt: Sphere-Mesh → Vellum Cloth mit Pressure-Constraint → Pressure-Wert animiert von 0 auf 1 → aufblasendes Verhalten.
In der Praxis
Vellum hat Houdinis ältere Cloth- und Wire-Solver (nCloth-ähnliche Implementierungen) weitgehend abgelöst. In der Filmproduktion wird Vellum für:
- Charakterkleidung in CG-intensiven Szenen
- Decken, Vorhänge, Fahnen als Umgebungselemente
- Haarsimulation für Kreaturen und Charaktere
- Soft-Body-Effekte wie aufprallende Kissen oder Gummi-Props
Ein wichtiges Feature ist das Vellum Constraint Property SOP: Es erlaubt die Anpassung von Constraint-Werten über Attribute, sodass z. B. verschiedene Stoffbereiche unterschiedliche Steifigkeit haben.
Vergleich & Abgrenzung
nCloth (Maya) war lange Standard für Film-Clothing, ist aber weniger stabil und schwieriger zu konfigurieren. Marvelous Designer ist die bevorzugte Software für reines Garment-Design, integriert aber weniger gut in VFX-Pipelines. Chaos Cloth (3ds Max) ist ein starker Konkurrent für Broadcast-Produktionen. Vellums Stärke liegt in der Pipeline-Integration und der Möglichkeit zur Unified-Simulation.
Häufige Fragen (FAQ)
Kann Vellum Cloth mit RBD-Objekten interagieren? Ja, Vellum und RBD können im selben DOP-Netzwerk kombiniert werden. Kollisionen zwischen Cloth und Starrkörpern funktionieren nativ.
Wie viele Polygone verträgt Vellum? Je nach Hardware sind 100.000–500.000 Punkte für Film-Qualität üblich. Für Echtzeit-Vorschau empfiehlt sich ein niedrig aufgelöstes Proxy-Mesh.
Kann ich Vellum-Ergebnisse in anderen Programmen nutzen? Ja, als Alembic-Cache-Export für Maya, Blender oder andere DCC-Applikationen.
Verwandte Einträge
- DOP-Netzwerk (Dynamic Operators)
- KineFX – Animation in Houdini
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- Rigid Body Dynamics in Houdini
- SOP-Netzwerk (Surface Operators)
Weiterführend
- SideFX (2024): Vellum Simulation. URL:
- Müller, M. et al. (2007): Position Based Dynamics. In: Journal of Visual Communication and Image Representation, 18(2), S. 109–118.
- Bender, J. et al. (2014): A Survey on Position-Based Simulation Methods in Computer Graphics. In: Computer Graphics Forum, 33(6), S. 228–251.
- CGMA (2023): Houdini Cloth & Hair Simulation. Online-Kurs.
