TD Akvarell

TouchDesigner · GLSL · tesztelve: TouchDesigner 2025.33070, NVIDIA GPU · In English

Akvarell, ami magától festődik meg egy felvételből. Nem elmosás-visszacsatolás trükk: a videó a festő, a többit egy kis folyadék-szimuláció végzi. A festék és a víz csak nedves papíron mozog, a saját tempójában szárad, a lavír szélén összegyűlik, leül a papír völgyeibe, és ott marad, ahol megszáradt. Mozgó kamerás felvételnél a festmény együtt utazik a képpel, és újrafesti magát ott, ahol már nem egyezik vele.

Ez a lap elmagyarázza, milyen akvarell-fogásokra épül az effekt, végigveszi a két rész (prep és wc_engine) összes beállítását, megadja a tesztjeinkben legjobbnak bizonyult értékeket, és leírja, hogyan lehet videót renderelni vagy egy állóképet menteni.

Az akvarell dióhéjban

A beállítások azt követik, amit egy akvarellfestő csinál. Ezek a mögöttük lévő fogalmak, és hogy az effektben melyik csúszka felel meg nekik.

A festék áttetsző: ezért halad minden a világostól a sötét felé

Az akvarellben nincs fehér festék. A fény átmegy a pigmenten, visszaverődik a papírról, és újra átmegy a pigmenten. Két réteg egymáson mindig sötétebb színt ad, mint két színes üveglap egymáson, ezért a festményt sötétíteni lehet, világosítani alig. Az akvarell fehérjei a papír, amit sosem festettek be. Ezért dolgozik a festő a világostól a sötét felé, és ezért tervezi meg a fehéreket már az elején.

Az effekt ugyanígy működik. Optikai sűrűségben számol: egy pigmentréteg mennyi fényt nyel el. A sűrűségek összeadódnak, a fény összeszorzódik (Beer–Lambert-törvény), és a festmény csak sötétedni tud ott, ahová festék kerül. Az effektben a fehéreket a prep maszkja adja: amit a maszk kihagy, az nyers papír marad.

Lavír (wash)

A lavír egyszerre, nedvesen felvitt, hígított festékréteg egy nagyobb felületen. A belsejében a szín sima, a karakterét az adja, ami a szélein és száradás közben történik.

Lazúr (glaze)

A lazúr áttetsző festékréteg, amit egy korábbi rétegre visznek fel, miután az már megszáradt. Az új réteg nem keveredik a régivel: ráfekszik, és szűrőként sötétíti. A festő néhány lazúrból építi fel a képet: egy világos első lazúr az alapszínekhez, aztán sötétebbek csak ott, ahol a képnek mélység kell. Ahol egy lazúr száraz papíron ér véget, éles szélt hagy, így az egymásra rakott lazúrokból rétegzett, éles szélű formák lesznek.

Az effektben a Progress 0-tól 1-ig fut, és közben egymás után felviszi a lazúrokat (Glazes, alapból 3). Minden lazúr egy nedves front, ami végigsöpör a képen. Az első csak világos sűrűségig mehet (First glaze max density), a későbbiek egyre sötétebbek, és egy későbbi lazúr csak ott nedvesíti a papírt, ahol a képnek még sötétednie kell. Ettől lesznek meg a valódi lazúrozás rétegzett, éles szélű formái.

Hová ér előbb a nedves front? Alapból egy zajminta dönti el, melyik részt éri el előbb egy lazúr, ezért az első lavírok véletlenszerű, felhőszerű foltokban jelennek meg. A Glaze order from the picture csúszkával ezt a felvétel dönti el: vagy a festékmaszk formái nőnek a belsejükből kifelé, vagy előbb a világos részek festődnek meg, ahogy a festő is előbb a fényt teszi le, és utána dolgozik köré. A kész festmény ugyanaz lesz, csak másként születik meg.

Nedves a nedvesbe, nedves a szárazra

A nedves papírra cseppentett festék puhán szétterül és összemosódik: ez a nedves a nedvesbe technika. A száraz papírra vitt festék ott marad, ahová tették, és éles szélt tart: ez a nedves a szárazra. Az akvarell karakterének nagy része a puha és az éles szélek keveréke.

Az effektben az, hogy a festék mennyire mozoghat, a papíron lévő víz mennyiségén múlik (Mobility starts at water, Full mobility at water). Nedves papíron a festék szétfut és folyik, száraz papíron megáll. A száraz szomszéd falként viselkedik.

Virágzás (bloom, backrun)

Ha víz fut vissza egy már száradó lavírba, kitolja a pigmentet, és világos közepet hagy, szakadozott, sötétebb peremmel. Ez a virágzás (backrun, „karfiol”). A festők félnek tőle és szeretik is.

Az effektben: Wet to dry push (a víz a nedves felől a száraz papír felé áramlik) és Uneven paper sizing (egyes foltok később száradnak).

Szélsötétedés

Száradás közben a víz a lavír széle felé áramlik, és viszi magával a pigmentet, ezért a megszáradt lavír széle sötétebb, mint a közepe, mint egy kávéfolt pereme.

Az effektben: Edge darkening és Edge radius a Look oldalon.

Granuláció

Egyes pigmentek nehezebb szemcsékből állnak. Nem maradnak lebegve, hanem leülnek a papír völgyeibe, és pöttyös, homokos textúrát adnak.

Az effektben: Granulation (a látvány) és Settle in valleys (a pigment a papír völgyeiben gyorsabban ül le).

Kiemelés (lifting)

Nedves ecsettel vagy nyirkos papírzsebkendővel a pigment visszaszedhető, akár megszáradás után is, ha még nem festette meg a papírt. Így puhít a festő egy szélt, vagy így hoz vissza egy csúcsfényt.

Az effektben: Lift wet pigment és Lift dried pigment. Mozgó felvételnél a festmény is így világosodik ott, ahol a felvétel világosabb lett.

Papír és enyvezés

Az akvarellpapír érdes. A hidegen préselt (cold press) papír felülete dombocskás: a dombok megfogják az ecsetet (a száraz ecset átugorja a csúcsokat), a völgyek pedig összegyűjtik a granuláló pigmentet. Az enyvezés a papírban és a felületén lévő enyv, ami azt szabályozza, milyen gyorsan szívja be a vizet. Az egyenetlen enyvezés miatt egyes foltok később száradnak, és ez virágzáshoz vezet.

Az effektben: a Paper oldal (procedurális, hidegen préselt papír, vagy a saját szkenned a 3. bemeneten), valamint a Dry brush, az Uneven paper sizing és a Fibre feathering.

Optical flow (mozgó felvétel)

A papírra festett kép nem mozog, a kamera viszont igen. Az optical flow minden pixelre megméri, merre mozdult el két kocka között. Az effekt ezzel viszi együtt a nedves és a megszáradt festéket a felvétellel, és újrafesti azokat a részeket, amik már nem egyeznek.

Hogyan működik

Egy képkocka, sorrendben:

1. A prep a felvételből festékmaszkot készít: fényesség szerinti küszöb (világosak, sötétek vagy mindkettő), zajjal tördelve, elmosott, szakadozott képszéllel. A szín változatlanul megy tovább, a maszk az alfacsatornában utazik.
2. A source (a wc_engine-en belül) a festő: a felvételből cél-pigmentsűrűséget számol, és eldönti, hol jár a nedves ecset ebben a kockában.
3. A velocity → divergence → pressure (×20) → project egy kis 2D folyadék a felbontás negyedén. A víz csak ott mozog, ahol a papír nedves.
4. A state a nedves réteg (mozgó pigment és víz), a fixed a száraz réteg (a papírba leült pigment).
5. A display a sűrűségből szín lesz a papíron (Beer–Lambert), szélsötétedéssel, granulációval, papírdomborzattal és nedves fénnyel.

Mozgó kameránál a festményt a felvétel optical flow-ja viszi magával, és az újrafestő foltok frissítik fel azokat a részeket, amik már nem egyeznek a videóval.

A wc_engine.tox használata

A wc_engine.tox maga a szimuláció, önállóan: a shaderek bele vannak ágyazva, semmilyen fájl nem kell mellé. Húzd be egy hálózatba, kösd a felvételt az 1. bemenetre (és ha kell, a mozgásvideót a 2.-ra, egy papír-szkennelést a 3.-ra), és animáld a Paint → Progress-t. Benne egy README DAT sorolja fel a bemeneteket és a gyors kezdést.

• A festékmaszk az 1. bemenet alfájából jön. Prep-lánc nélkül a felvétel általában átlátszatlan, így minden megfestődik. Ha fehér papírt akarsz hagyni, tegyél egy thresholdot vagy bármilyen matte-ot az alfába.
• A Reset a .tox-ban sima kapcsoló. Rendereléshez tedd rá a me.time.frame <= 2 kifejezést, ahogy a rig is.
• Az optical flow (mozgó felvétel) NVIDIA GPU-t igényel.
• TouchDesigner 2025.33070-ből exportálva. Export után ellenőrizve: visszatöltve és az eredeti motor mellett futtatva a 60. kocka pixelre azonos volt.

A prep.tox a festékmaszk-lánc önállóan, szintén mindent tartalmaz. Kösd a felvételt az 1. bemenetére (és ha kell, egy key-ágat a 2.-ra), a kimenetét pedig a wc_engine 1. bemenetére: felvétel → prep → wc_engine. Benne egy README DAT magyarázza az oldalakat. Ugyanígy ellenőrizve: az eredetivel azonos, az automatikus küszöbbel együtt.

Nevek és a rig

A wc_engine bemenetei

1. paint: a felvétel, amiből a festmény lesz. Az alfája a festékmaszk (0 = nyers papír, lágy érték = vékonyabb lazúr).
2. motion (nem kötelező): a felvétel, amiből az optical flow számolódik. A tiszta, nem zoomolt felvétel kerüljön ide. Ha üres, az 1. bemenetet használja.
3. paper (nem kötelező): papír-szkennelés vagy -fotó, ha a Paper → Use paper input be van kapcsolva.

A prep bemenetei

1. A felvétel. Ennek a színe festődik meg.
2. key (nem kötelező): ha be van kötve, a küszöb ebből számol. Ide jöhet egy levels/deszaturáció ág: a maszkot formálja, a festett színeket nem változtatja.

Presetek

A watercolor_rig és a still_test Presets oldalán:

A preset a fix értékeket és a kifejezéseket is menti (például a Progress animációját). Nem kerül bele a Reset és a Width / Height / Sim FPS, mert ezek a bemenetből jönnek. Amit egy preset nem tartalmaz, az betöltéskor megtartja a mostani értékét.

prep: a festékmaszk

A prep dönti el, hol marad fehér a papír. A festő a téma legvilágosabb részeit festetlenül hagyja, a prep ugyanezt csinálja egy, a felvétel fényességére tett küszöbbel. Ami a maszkon kívül esik, nyers papír marad, a lágy maszkértékek vékonyabb lazúrt adnak, a szakadozott, elmosott képszél pedig nem engedi a festményt a kép széléig futni, mintha egy nagyobb lapra készült vázlat lenne.

Mask

Miért nem elég egy fix küszöb? Egy drónfelvétel a világos, naplementés tengertől a sötét dzsungelig megy. Egy fix vágás az egyik jelenetből 90%-ot lyukasztana ki, a másikból 20%-ot. A Paint coverage ehelyett a kép egy részarányát kéri, és a küszöb minden kockán újraszámolódik.

Az Auto threshold a pixelek rangsorán dolgozik. A „fesse meg a kép 30%-át” csak azon múlik, melyik pixel sötétebb a másiknál. A kulcson végzett levels-, gamma- vagy kontrasztállítás ezt a rangsort megtartja, így a küszöb egyszerűen velük együtt csúszik, és a maszk ugyanaz marad. A deszaturáció is csak annyiban változtat a maszkon, amennyiben a színek egymáshoz viszonyított világosságát módosítja. Ha levels-szel akarod formálni a maszkot, kapcsold ki az Auto threshold-ot, és a küszöböket kézzel állítsd.

Két kulcs. Egy küszöb a tónusok egyik végét festi. Egy vízeséses képen, ha csak a sötétek festődtek (lefedettség 0.45), a vízesés, a köd és a sziklafal nagy része egyetlen nyers-papír lyukká olvadt. Key mix 0.5-tel és 0.15-ös ellentétes lefedettséggel a vízesés, a köd és a hab is maszkot kapott, a középtónusú sziklafal lyukadt, és a vízesés formája újra kirajzolódott (festett terület 26% → 37%). Mivel ezek fehérek, csak halvány lazúrt kapnak.

Noise

Edge

A rig zoom-ja a prep előtt fut, így a képszél a végső kereten belül marad.

wc_engine: Paint

Ez az oldal a festő terve: hány lazúrban kerül fel a kép, mennyire lehet sötét mindegyik, milyen sorrendben éri el az ecset a részeket, és mozgó felvételnél hogyan festődik újra a kép ott, ahol már nem egyezik a felvétellel.

wc_engine: Water

A víz az akvarell lelke. Itt állítod, mennyi vizet visz az ecset, meddig marad nedves a papír, milyen messzire és milyen vadul folyik a festék, amíg nedves, és hogyan szívja be a papír a vizet.

Víz állóképen és mozgó felvételen. A drón-preset élénkebb vize (turbulencia 0.15, vorticity 2, gravitáció −0.04, csillapítás 0.8) videón azért működik, mert az újrafestés folyamatosan visszahúzza a képet a felvételhez. Állóképen semmi nem húzza vissza, és tíz másodperc alatt a víz mindent márványos örvényekké kever. Állóképhez a fenti alapértékeket használd.

wc_engine: Pigment

Mit csinál a pigment, amikor már a papíron van: milyen gyorsan éri el a színét, hogyan ül le a papírba, ahogy a víz szárad, és hogyan lehet újra kiemelni.

wc_engine: Look

Hogyan jelenik meg a papíron lévő pigment: mennyire sötét és áttetsző a festék, mennyire látszanak a szélek és a papír textúrája.

wc_engine: Paper

wc_engine: Flow (mozgó felvétel)

Miért kell a flow-t tisztítani? (mérés) A felvételen fázis-korrelációval összevetve az NVIDIA flow átlagosan helyes, de pixelenként tele van kiugró szeméttel: akár 250 px/kocka ott, ahol a valódi mozgás 3–23 px. A levágásuk egész festéktömböket tolt el (lépcsős hibák). A kiugrók eldobása és a cellánkénti átlagolás a pixelenkénti flow-hibát 6.2 px-ről 3.7 px-re csökkentette, és eltüntette a tömböket. A flow elmosása nem segített: a kiugrókat szétkente, ahelyett hogy eldobta volna.

wc_engine: System

Ajánlott beállítások

Mindkettő megvan a presets/ mappában, és a Presets oldalon betölthető.

Hogyan választottuk őket? Videónál azt mértük, mennyire marad felismerhető a kép (a kimenet és a felvétel fényességének korrelációja, 100–700. kocka): egy kézzel hangolt beállítás 0.58, az állókép-kinézet önmagában 0.55, ugyanez 0.45-ös lefedettséggel 0.64. Nyugodtabb vízzel is 0.64 jött ki, ezért maradt a bátrabb folyás. A nagyon sötét jelenetek (árnyékos sziklafal) minden beállítással sötét foltba mosódnak.

Az állóképnél a változatokat szemre vetettük össze a fenti jellemzők alapján: nyers-papír fehérek, áttetsző rétegek, puha és éles szélek, nincs fekete, nincs szivárványos szegély.

Videó renderelése

1. Realtime ki: a felső sávban vedd ki a pipát a Realtime elől. Realtime módban a TouchDesigner kockákat ugrik, ha lemarad, és a szimuláció rossz időlépéssel számol.
2. video → Play Mode: Locked to Timeline. A timeline 1-től a klip hosszáig fut, a projekt fps-e egyezik a felvételével.
3. A Reset automatikus a timeline 1–2. kockáján.
4. Ismételhető render: a shaderek az időt a timeline-ból veszik, és az automatikus küszöb nem visz át simítást az előző futásból. Két render 60. kockája 2 millió pixelből 55-ben tért el (0.003%, szétszórva): a GPU és az optical flow apró zaja, szemmel nem látható.
5. export (Movie File Out, az OUT után): ProRes 4444 XQ, egyedi fájlnév-utótaggal. A hossza a timeline hosszára van korlátozva, így a felvétel magától leáll. (A korlát nélkül a timeline visszaugrik az 1. kockára, és a felvétel megy tovább.) Képsorozathoz EXR vagy 16 bites TIFF.
6. A timeline-t állítsd egyszeri lejátszásra (play once) a loop helyett, hogy az utolsó kockán megálljon.
7. Timeline az 1. kockára, Record be, Play.

Realtime-ban hangolni nyugodtan lehet: a video maradjon Locked to Timeline-on, és a timeline loopoljon, így az automatikus Reset mindig a klip elejére esik. Sequential módban a klip a timeline-tól függetlenül halad, és a Reset a felvétel közepén indítaná újra a festést.

Állókép mentése

1. A still_test-ben töltsd be a képet a still Movie File In-be. A motor a kép saját felbontásán fut.
2. Töltsd be a presets/still_x3.json-t (nincs flow, nincs újrafestés, nyugodt víz).
3. Timeline az 1. kockára, Play. A Progress 150 kocka alatt három lazúrt visz fel, kb. a 240. kockára megszárad a festék.
4. Jobb klikk az OUT-on → Save Image (16 bites TIFF vagy EXR), vagy egy Movie File Out Type: Image beállítással és Add Frame-mel.

A still_test motorján az Always cook ki van kapcsolva: csak akkor dolgozik, ha nézed, így nem lassítja a videós riget. Ha nincs a képernyőn a nézete, kapcsold be.

Hibakeresés

• A maszk nem változik, amikor a kulcson állítok: nézd meg a Bypass-t, aztán az Auto threshold-ot (amíg be van kapcsolva, a levels és a gamma nem hat), aztán a Key mix-et (0-n az ellentétes kulcs nem számít).
• Lépcsős tömbök a képszélen: a flow. A Flow limit és a Flow cell maradjon bekapcsolva; lazább mozgáshoz emeld a Flow cell-t.
• Szellemkép, a festmény lemarad és ugrik: a motor nem lép minden kockán. Kapcsold be az Always cook-ot.
• Mozgó felvételen minden szürke sárrá válik: rossz a Flow scale (az Optical Flow TOP-hoz 72 körül kell), vagy a Forget dried pigment 0.
• Az első másodpercek halványak és befagyottak: a feltárás túl hosszú mozgó felvételhez. A Progress kb. 24 kocka alatt fusson végig.
• Szivárványos szegély: csökkentsd a Colour separation-t.
• Felbukkanó-eltűnő pacák: az újrafestő foltok. Próbáld a Repaint dab structure-t 0 és 1 között, és nézd lejátszás közben; egy állókép ezt nem mutatja meg.
• Alig látszik a papír-szkennelés: Use paper input be, Scan colour 1, Scan contrast 1.5–3.

Források

J. Stam, Stable Fluids (1999) · Curtis és mtsai., Computer-Generated Watercolor (SIGGRAPH 1997) · J. Whitaker, inkwash.