maya2009教程：maya nparticles制作煙霧特效
在maya 2009中這是一套全新的粒子系統(tǒng)，我們稱之為 maya® nparticles. nparticles 使用 maya® nucleus™系統(tǒng) , 這套系統(tǒng)與我們之前接觸過的ncloth系統(tǒng)極為相似。 nucleus 系統(tǒng)的最大特點(diǎn)在于，粒子不但可以和ncloth布料進(jìn)行碰撞，而且支持粒子碰撞與粒子堆積效果。 你可以使用基于nucleus系統(tǒng)的 nparticles 進(jìn)行nconstraints（新的動(dòng)力學(xué)約束系統(tǒng)）來創(chuàng)造出更多的粒子特效，這和以前的粒子系統(tǒng)大相徑庭。就好比其他nucleus物體, nparticle 可以被分配到一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行迭代方式求解。
圖1
此外，基于nucleus的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng), nparticles 同樣可以以maya 經(jīng)典粒子系統(tǒng)進(jìn)行g(shù)oal運(yùn)算, 幾何體替代, 以及精靈替代特效. nparticles也可以操縱外部非nucleus力場(chǎng),例如風(fēng)場(chǎng)與重力場(chǎng)等。
圖2
nparticle 碰撞
當(dāng)nparticles創(chuàng)建時(shí)，它們能夠自動(dòng)撞擊ncloth布料，被動(dòng)的對(duì)象，和其他nparticle粒子. 當(dāng)nparticles 與ncloth進(jìn)行碰撞時(shí), 你可以對(duì)nparticles進(jìn)行立場(chǎng)添加以驅(qū)使ncloth進(jìn)行形變. 例如, 你可以創(chuàng)建一個(gè) nparticle 制作的雨滴特效濺在一個(gè)由ncloth 制作的雨傘上，來模擬雨中前行特效. nparticles 同樣支持自碰撞, 也就是說， nparticles可以與來自同一發(fā)射器的nparticle對(duì)象產(chǎn)生碰撞和互動(dòng). nparticle 同樣也只能在 nparticles 與 ncloth 或被動(dòng)物體之間進(jìn)行碰撞。 （ 當(dāng)然也必須是在同一maya nucleus 系統(tǒng)下）
nparticle 約束
你可以使用 nconstraints 去約束與控制nparticles的運(yùn)動(dòng)路徑 以及 nparticle 與其它的nucleus 系統(tǒng)影響物. 例如，您可以約束nparticles 到一個(gè)有動(dòng)畫的ncloth或一個(gè)nmesh被動(dòng)物，使粒子產(chǎn)生噴濺、燃燒以及模擬煙霧的效果。. nparticles同樣可以被transform（位置）, component to component（元素間）, point to surface（店面）, slide on surface（面滑行）, 以及force field（強(qiáng)制場(chǎng)）等約束。
圖3
每粒子屬性的內(nèi)部漸變
nparticles 都會(huì)有一個(gè)每粒子屬性內(nèi)部漸變?cè)趎particleshape 節(jié)點(diǎn)上. 內(nèi)部漸變可以控制每個(gè)粒子的半徑、質(zhì)量、顏色、不透明度以及自發(fā)光屬性. nparticle 的工作原理類似于 maya 的ramp紋理, 但是可以為變化范圍與輸入極值以及隨機(jī)乘數(shù)輸出極值提供額外的控制。
當(dāng)你想用表達(dá)式進(jìn)行控制時(shí)，每粒子屬性的內(nèi)部漸變節(jié)點(diǎn)同樣可以被刪除。
nparticles與強(qiáng)制場(chǎng)
nparticles 提供強(qiáng)制場(chǎng)。 強(qiáng)制場(chǎng)屬性可以讓你的粒子與ncloth物體產(chǎn)生吸附或排斥。 npartice 強(qiáng)制場(chǎng)以 場(chǎng)強(qiáng)決定影響范圍。當(dāng)然，前提是這個(gè)場(chǎng)的影響物必須是激活狀態(tài)。
圖4
nparticles的流體解算
nparticles 提供流體結(jié)算屬性，用來模擬水流、巖漿等流體效果. 用來控制流體效果的屬性有很多，比如 viscosity（粘稠度）, 這樣你既可以創(chuàng)建出湍急的瀑布，也可以制造出滾燙粘稠的熔巖。
圖5
nparticle 轉(zhuǎn)換多邊形
當(dāng)一個(gè)nparticles形成一個(gè)形態(tài)，并且當(dāng)我們想把這個(gè)靜止的融合形態(tài)轉(zhuǎn)換成為一個(gè)多邊形物體時(shí)，maya 2009支持nparticle向多邊形轉(zhuǎn)換。 nparticle 轉(zhuǎn)換的多邊形網(wǎng)格和一般多邊形一樣可以編輯與命令操作. 在轉(zhuǎn)換操作前，你可以對(duì)精度進(jìn)行控制. nparticle 輸出網(wǎng)格同樣可以模擬類似realflow的mesh輸出。
案例準(zhǔn)備
為了保證工作流程順利穩(wěn)定的進(jìn)行，請(qǐng)按下列操作進(jìn)行準(zhǔn)備：
請(qǐng)自備一個(gè)maya場(chǎng)景，這里我使用已經(jīng)制作好的場(chǎng)景，該場(chǎng)景文件包含了已經(jīng)賦予材質(zhì)的模型，包括桌子、煙灰缸、香煙以及所有多邊形網(wǎng)格。
圖6
創(chuàng)建nparticle與發(fā)射物體
1. 選擇 nparticles > create nparticles, 并且勾選 cloud云方式創(chuàng)建。
圖7
勾選 cloud 模式時(shí)預(yù)設(shè)了很多 nparticle的形狀節(jié)點(diǎn)屬性用來創(chuàng)建例如沿、沙塵以及霧等效果的參數(shù)。
2. 創(chuàng)建一個(gè)nparticle 發(fā)射物體, 選擇 nparticles > create nparticles > create emitter >
emitter options (create) 窗口出現(xiàn)。
圖8
3. 在emitter options (create) 窗口中, 選擇edit > reset settings重置設(shè)置。
4. 在 emitter name 框中, 輸入 emitter_smoke. 當(dāng)你在outliner中想選擇物體發(fā)射器的屬性并調(diào)整時(shí)，發(fā)射器的命名就顯得尤為重要了。
5. 在solver 列表中, 選擇 create new solver創(chuàng)建新的解算器. 這項(xiàng)操作可以為你的nparticle系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)從屬關(guān)系的核心解算器。
6. 在emitter type列表中,選擇 volume體積類型. 當(dāng)您嘗試從一個(gè)特定區(qū)域均勻噴出粒子，體積類型發(fā)射非常適合模擬從香煙頂部發(fā)射的效果。
7. 設(shè)置rate (particle/sec) 發(fā)射率為100. 這個(gè)參數(shù)設(shè)置的數(shù)目表示粒子排放的速率而不是速度。這直接影響場(chǎng)景中粒子發(fā)射的密度。rate值越高，排放的煙霧就會(huì)越濃密。
8. 在distance/direction attributes （距離、方向?qū)傩裕┚碚箼谥? 做以下調(diào)整:
• 設(shè)置directionx 為 0.
• 設(shè)置 directiony 為 1.
direction 表示發(fā)射器發(fā)射的粒子與發(fā)射器之間的相對(duì)位置與方向. 當(dāng) directiony 設(shè)置為 1時(shí), nparticle 將會(huì)沿著y軸進(jìn)行發(fā)射粒子，用來模擬煙霧在空氣中飄的方向。
9. 在basic emission speed attributes卷展欄中, 設(shè)置speed random 為 5. 當(dāng)速度隨機(jī)值設(shè)置為一個(gè)值時(shí)，發(fā)射產(chǎn)生的隨機(jī)速度將會(huì)影響每個(gè)nparticle 系統(tǒng)。
圖9
10. 在volume emitter attributes卷展欄中, 做如下操作設(shè)置:
• 在volume shape 列表中, 選擇 sphere.
• 設(shè)置 volume sweep 為 180.
此設(shè)置將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)半球形發(fā)射，用來模擬香煙頂部的形狀。
11. 在volume speed attributes 卷展欄中, 做以下操作:
• 設(shè)置along axis 為 1.
• 設(shè)置random direction為 0.1.
這將創(chuàng)建一些方向上的噪波隨機(jī)值發(fā)射出的n粒子并且促使它們可以形成一個(gè)錐狀發(fā)射。
• 設(shè)置directional speed 為 10.
這個(gè)設(shè)置將會(huì)添加一個(gè)方向上的速度，它對(duì)xyz三個(gè)軸以及所有類型的體積發(fā)射器都有效。
12. 點(diǎn)擊create創(chuàng)建發(fā)射器.
產(chǎn)生一個(gè) emitter_smoke1, nparticleshape1, 以及一個(gè)nucleus1 節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在屬性編輯器中 。
圖10
nparticle 發(fā)射器的移動(dòng)
當(dāng)你開始進(jìn)行動(dòng)力學(xué)解算的時(shí)候, 你將會(huì)發(fā)現(xiàn)nparticles正在原點(diǎn)開始噴射，這時(shí)你需要把發(fā)射器移動(dòng)到香煙的頂部。
移動(dòng)nparticle 發(fā)射器
1. 在outliner大綱視圖中, 選擇emitter_smoke1。
2. 選擇display > ui elements > channel box/layer editor 以顯示the channel box通道欄。
3. 在channel box通道欄中輸入以下數(shù)值：
• translate x: 49.3
• translate y: 120
• translate z: -27.3
• rotate y: -90
• scale z: 1.5
4. 在場(chǎng)景視圖中, 推拉搖移你的視圖以便更近的觀察香煙頂部?，F(xiàn)在nparticle發(fā)射器已經(jīng)被移動(dòng)到香煙的頂部了。
5. 進(jìn)行動(dòng)力學(xué)解算。
nparticles現(xiàn)在已經(jīng)從香煙的頂部噴射出煙霧了. 但是其大小和顏色都是默認(rèn)值. 在下一節(jié)中您將會(huì)設(shè)定nparticle的大小，使粒子的外觀更像煙。
圖11
編輯生命值與粒子半徑
你開始播放解算動(dòng)力學(xué)運(yùn)算時(shí), 你將會(huì)發(fā)現(xiàn)nparticles 并沒有在升到空中時(shí)消散掉. 這是因?yàn)閚particles壽命還沒有被指定. 使用nparticle lifespan attributes（生命周期屬性） 你就可以調(diào)節(jié)nparticle 何時(shí)死亡。 你同樣可以設(shè)置nparticle 的粒子半徑以及粒子半徑隨生命值的變化而如何變化。
設(shè)置nparticle 的生命周期
1. 打開outliner大綱窗口, 選擇nparticle1。
2. 打開attribute editor屬性編輯器, 點(diǎn)擊nparticleshape1選項(xiàng)卡。
3. 在lifespan中, 在lifespan mode中選擇 random range。
4. 進(jìn)行動(dòng)力學(xué)解算。
nparticles 現(xiàn)在發(fā)射出來以后很快就消亡了. nparticle lifespan是一個(gè)以秒為單位的數(shù)據(jù), 這就意味著如果lifespan 為1.0時(shí), nparticles將會(huì)在1秒鐘之后消亡。
圖12
5. 設(shè)置lifespan 為 10。
6. 講時(shí)間滑條退回第一幀，并且從新進(jìn)行動(dòng)力學(xué)解算. nparticles 將會(huì)在其噴射出10秒鐘后消亡. 在本教學(xué)案例中，我們?cè)O(shè)置lifespan 為 20。
7. 讓我們給nparticle’s 的生命周期加入一些隨機(jī)值,這樣我們?cè)O(shè)置lifespan random為15。
8. 將時(shí)間滑條退回第一幀并從新播放解算。
nparticle的死亡已經(jīng)隨機(jī)了,但是 nparticle 并不像煙一樣濃密. 你可以使你的 nparticle 變得更密集一點(diǎn)，這樣我可以增大nparticle 的radius。
圖13
為了使效果更像一個(gè)煙霧的效果， nparticles 必須在它們升到空氣中時(shí)逐漸的散開。你可以使用radius scale ramp這個(gè)值去增加每粒子半徑, 直到他們看起來像是在空中消散的效果。
設(shè)置nparticle尺寸
1. 在particle size中，設(shè)置radius為1.0。
2. 在radius scale中, 點(diǎn)擊一個(gè)位置，這樣可以增加一個(gè)可調(diào)節(jié)的點(diǎn)。
圖14
創(chuàng)建一個(gè)新的標(biāo)記點(diǎn)，這樣你就可以調(diào)節(jié)它的位置與大小. 舉例來說，每個(gè)選定的價(jià)值指定一個(gè)尺度值為nparticle對(duì)象的radius屬性。默認(rèn)情況下ramp規(guī)定一個(gè)值為1, 也就是說只有一個(gè)值標(biāo)記在ramp上的時(shí)候，這個(gè)值全部取1. 再設(shè)置一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)為0.5那么每個(gè)粒子隨著時(shí)間的變化，半徑會(huì)從1降低到0.5進(jìn)行類似消散的漸變動(dòng)畫。
3. 選擇第一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)設(shè)置 selected position 為 0, 并且selected value為0.50。
4. 點(diǎn)擊第二個(gè)標(biāo)記點(diǎn). 設(shè)置selected position為1, 并且selected value為1.5。
圖15
5. 讓nparticles的半徑沿自身壽命而變化, 設(shè)置radius scale input為normalized age. 當(dāng)normalized age被使用時(shí), 每粒子半徑就會(huì)隨著nparticle的生命周期變化而變化。
6. 設(shè)置interpolation為smooth。
7. 進(jìn)行動(dòng)力學(xué)解算. 你可以繼續(xù)調(diào)整曲線，直到效果滿意為止。
圖16
8. 對(duì)每粒子半徑添加隨機(jī)值， 設(shè)置 radius scale randomize為 0.25。
設(shè)置nparticle 材質(zhì)屬性
為了將nparticles調(diào)節(jié)的更像煙霧，你可以調(diào)節(jié)不透明度以達(dá)到更類似于在空氣中消散的效果，這就好比我們調(diào)節(jié)粒子壽命時(shí)那樣進(jìn)行調(diào)節(jié)。
如nparticle半徑屬性, nparticle的顏色與不透明度同樣可以在每粒子屬性中進(jìn)行設(shè)置。使用nparticle 的 shading ramps, 就可以調(diào)節(jié)每粒子顏色與不透明度。
設(shè)置nparticle顏色屬性
1. 在outliner大綱窗口中, 選擇nparticle1.
2. 打開attribute editor, 點(diǎn)擊nparticleshape1卷展欄.
3. 在shading選項(xiàng)卡中, 打開 color 欄.
4. 設(shè)置其最左側(cè)的標(biāo)記為白色.
圖17
5. 設(shè)置中間色為灰色, 或者調(diào)整色彩模式為hsv (hue-saturation-value):
• h: 0
• s: 0
• v: 0.5
播放解算你的粒子，這樣你會(huì)發(fā)現(xiàn)它更像一個(gè)煙霧的效果.
圖38
6. 點(diǎn)擊顏色曲線中最右側(cè)的標(biāo)記點(diǎn)，并且打開顏色選擇器.
7. 在顏色選擇器中選擇一個(gè)更深的灰色，或者調(diào)整hsv (hue-saturation-value) 為:
• h: 0
• s: 0
• v: 0.25
8. 設(shè)置color input為normalized age. 當(dāng)每個(gè)nparticle在其發(fā)射后, 它的顏色會(huì)像之前調(diào)節(jié)的顏色曲線一樣從白色變?yōu)樯罨疑?。
9. 為了將nparticles的顏色像它們的壽命一樣融合的更好，我們需要做以下操作:
• 設(shè)置interpolation為smooth（每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)都要做）.
• 設(shè)置color randomize 為0.75.
當(dāng)你進(jìn)行動(dòng)力學(xué)解算時(shí), 會(huì)發(fā)現(xiàn)煙霧好像有點(diǎn)過于密集和厚實(shí). 為了把它變得更薄更透一些, 我們就可以調(diào)整nparticle的不透明度.
圖39
設(shè)置nparticle的不透明度
1. 在opacity scale 選項(xiàng)中, 點(diǎn)擊漸變曲線圖, 并且設(shè)置opacity曲線圖上的三個(gè)標(biāo)記點(diǎn):
• position: 0, value: 1
• position: 0.63, value: 0.22
• position: 1, value: 0
2. 設(shè)置interpolation為smooth（每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)都要做）.
3. 設(shè)置opacity scale input 為 normalized age.
圖40
4. 播放并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)解算.
在本案例中, 你可以使用nucleus系統(tǒng)的風(fēng)去影響煙霧以便它在上升的時(shí)候有青煙飄渺的效果. 無論哪個(gè)nucleus影響物體(ncloth物體或者其他nparticle物體) t被賦予同樣的nucleus結(jié)算系統(tǒng)都同時(shí)被強(qiáng)制場(chǎng)（風(fēng)場(chǎng)）所影響.
設(shè)置nucleus wind風(fēng)到你的場(chǎng)景中.
1. 打開attribute editor,點(diǎn)擊nucleus1 選項(xiàng)卡.
2. 在gravity and wind欄中, 設(shè)置wind speed 為2.0. wind speed 決定了風(fēng)的強(qiáng)度與大小. 值越大表示風(fēng)速越強(qiáng).
3. 設(shè)置風(fēng)的方向, 需要做以下設(shè)置:
• 設(shè)置wind direction 為 1 （x axis）.
• 設(shè)置wind direction 為0 in（y axis）.
• 設(shè)置wind direction為 -1 （z axis）.
4. 設(shè)置wind noise為3.0. 這個(gè)操作是為了增加風(fēng)的隨機(jī)效果.
5. 播放并解算動(dòng)力學(xué).
圖41
現(xiàn)在我們的煙霧已經(jīng)在空氣中自由的擴(kuò)散了.
你同樣可以調(diào)整煙霧的解算設(shè)置, 比如提高nparticle發(fā)射速率（rate）為150 或者調(diào)節(jié)radius scale的變化曲線圖, 顏色、不透明度的變化曲線圖等.
本3d教程完。
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