网站原创摘 要 ：在数字动画、影视特效制作等应用中,粒子和流体是动画特效中常用的两种方法,也一直是计算机数字媒体艺术应用领域的热点,最终目的都是为了追求真实感的图形与动画.目前在Maya三维动画制作软件生产实际的特效场景时,粒子动画相对于基于物理的流体动画模拟较为容易和控制,所以应用较为普遍.而从真实感角度而言如果能与流体的体积材质表现相结合则是在特效的真实感和操控性上达到一个良好的平衡.
关 键 词 ：Maya；粒子；流体
在《超人归来》这个场景中,电影特效小组使用的是流体表面泡沫粒子的纹理效果,泡沫特效特别难以表现的一种模拟,但是如果你有很好的纹理材质那么就会比较好表现这种效果.这些立体几何形体的泡沫材质贴图要和所渲染的流体表面的流动变形相匹配.
电影效果和真实的自然现象总是有一定的差距的.真实的流体变化是无常的,自然界有多种可能会影响液体和气体的移动,位移,凝聚和分散.所以在做场景的时候就要将这些因素都考虑进去.在渲染流体时,要将不断变化的密度,透明度和反射都要考虑进去,这些是需要有精密的渲染设置的.
流体动力学运用的程序包就像是在MAYA或者一个专门的一个流体制作软件像是一样给给3D制作者打开一个新的局面.但是使用这个工具不能自动的实现所需要的流体特效,很多艺术的效果要在制作中被考虑到.这些其中包括流体的仿真,流体的淡化和虚拟等等.最终的目的不仅仅是创建真实的流体效果,而且能够快速有效地创建出这种效果来.
他是怎么提高仿真流体的制作效率的呢,下面我们就来进行说明.
人们觉得流体是在物理的相互作用下形成的,因而人们往往运行的时候是在物理仿真中进行的.但是这种制作过程需要花费大量的时间而且往往难以控制.因此我们有必要研发一个仿真策略的模拟器.这需要一个一个低渲染水的仿真模拟器来产生动力学中刚体的水波效果；然后就是制作水花效果；最后再添加第二雾气粒子效果.泡沫和雾气效果是从隐藏在水里面的发射器发射出的结果.这样每个模块的仿真效果会很快就被制作出来,而且可以在不同的模块中进行调整.每个部分都能进行分层渲染,每个部分都可以分别进行调整.
这样3D制作者就可以快速的根据渲染的结果进行有效地修改.虽然这种方法使这些粒子没有了他们之间物理效果,但是这样单独的观察每个部分的例子来进行渲染调整是会达到很好的效果.这是制作流体效果非常好的方法.
当开始做流体效果的时候,使用网格数低一些的布线,那么会使分辨率不清晰.需要花大量的时间来调整仿真的参数.使用这种方法,会得到这样的结果,就是同样的参数会得到不同的分辨率.这样就可以改变参数制作出不同的效果.尽量不要去模拟.使用插件和工具来制作流体起伏变形,是动画师通常使用的方法.你能看到一些流体从粒子发射器里面发射出来,然后再进行粒子的设置.可以使这些缓冲的例子来推动粒子,但是对这些粒子做了任何的改变都会影响使最后的效果改变,这就意味着他们之间是互相影响的.有时最简单的方法来创建流体发射器来可以明确的让3D制作者掌控流体的动向.不是试着去模仿所有的真实效果,而是使用一定的手绘移动效果.试着画出一个2D速度矢量图,然后再将这个贴图运用3D粒子发射器中.快速的模拟这些粒子然后清除他们使他们能够发射出新的粒子出来.但是调整这种仿真效果可能会产生不需要的效果：粒子可能在不在表面而是在穿透进物体的里面了.
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我们在做流体的时候还要从流体的折射率,流体的折射率要从它的属性所考虑.
表面流体的位移.通常使用的方法是调整里面的属性让流体看起来像波浪的形状,但是每个波浪之间的风力也是不同的.另外,一个新开发出来的胡迪尼海洋工具包将会制作出更高端的海洋效果.当粒子所穿过的地方越小,越是紧密,如通过网络构成的封闭的管道,这样就需要制作一些无形的墙体,然后定位这些墙体,并相应的排放与设置调整特殊地区的几何形状.
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泡沫是比较难做出真实的效果,所以考虑使用泡沫贴图是可行的.在渲染的时候分层设置投影的纹理这样可以达到泡沫水花的变形效果.
周围雾气效果需要大量的粒子.这就需要一个好的流体效果不仅仅只是一个简单的流动性粒子模拟效果了.通过运行低密度的仿真,包括碰撞和其他渲染和计算就可以得到很多其他的粒子,但是有可能会有一些无法渲染出的仿真效果.
雾气是有大量白色气体出现在物体表面,是由分层的折射和反射引起的.大量的折射和反射累计在一起就会形成一个微小的镜子,形成一个完美的漫反射.如果制作的水是由水下照明,那么就需要处理表明的明暗散射,如果使用泡沫粒子贴图来代替水花效果可以节约一些渲染时间.通常使用贴图来进行3D仿真的渲染.将泡沫云彩赋予海洋的表面,看起来就像浮在水上面一样.泡沫云彩的粒子仿真效果需要很高的计算率而且很难掌握控制.所以可以用特定角度的相机设定来获取一些小得流体烟雾或者流体粒子来进行仿真的材质贴图来代替.根据水表面的网格来进行动画纹理材质的贴图.将两种不同的液体融合在一个地方.比起一个比较复杂的3D仿真,使用一个2D的流体仿真是更简单的方法.创建一个2D的流体材质贴图的仿真将两种液体扩散的颜色适用于流体表面的网格.
如果你没有大量的渲染器,也能制作出完美的水花效果以及雾气和阴影效果.检测设一个渲染器有这样一个作用：做出一个完美的流体效果,这些渲染器会自带必须的插件.然而,开发的成本远远低于渲染的成本.当我们需要大量的浪花的时候,就需要细分足够密度的雾气,不论是阴影效果还是水花都需要云雾效果,这些都是靠固定的照相机的拍摄渲染出来的.然后根据这些片段来合成最后的场景.（中国地质大学艺术与传媒学院；湖北；武汉；430074）