Текст книги "3ds Max 2008 на 100 %"

6.5. Практическое задание. Лейся, фонтан!

Прежде чем приступить к созданию анимации фонтана, попробуем разобраться в том, что представляет собой обыкновенный фонтан и какие силы действуют на струю воды, вытекающую из трубы.

Вода под давлением устремляется из трубы вверх, а затем, дойдя до верхней точки, в которой скорость становится равной нулю, под воздействием силы тяжести (гравитации) начинает падать вниз. Вырываясь из трубы, струя воды по мере удаления увеличивается в диаметре, а при наличии ветра еще и изменяет направление движения.

Используя стандартные средства программы 3ds Max 2008, имитируем все вышеописанное, в том числе и силы, действующие на фонтан. Для выполнения упражнения откройте файл fountain_start.max из папки ExamplesГлава 06Fountain прилагаемого к книге DVD. Данная сцена содержит два источника света, камеру и четыре объекта, необходимых для создания анимированного фонтана: поверхность земли (ground), фонтан (fountain), трубу, из которой будет вытекать вода (tube), и поверхность воды внутри фонтана (water) (рис. 6.42).

Рис. 6.42. Объекты сцены, подготовленные для анимации

ВНИМАНИЕ

Если вы собираетесь использовать собственную сцену для анимации системы частиц, то учтите, что все системы частиц используют в расчетах системные единицы измерения. На практике это означает то, что два фонтана (например, один высотой 20 мм, а второй – 20 м) будут просчитываться по-разному, соответственно, у них окажется различный результат при анимации.

Сначала создадим расходящиеся на поверхности воды круги, которые появятся после падения струи. Для этого сделайте следующее.

1. Выполните команду Create ► SpaceWarps ► Geometric/Deformable ► Ripple (Создание ► Пространственные деформации ► Деформируемая геометрия ► Рябь).

2. В окне проекции Top (Сверху) щелкните в середине фонтана и, не отпуская кнопку мыши, переместите указатель в сторону для создания значка объекта Ripple (Рябь). Построив произвольным образом внешний диаметр значка, переместите указатель немного вверх для создания небольшой амплитуды ряби и щелкните кнопкой мыши.

3. Свяжите объект water (поверхность воды в фонтане) с источником объемных деформаций. Для этого на главной панели инструментов нажмите кнопку Bind to Space Warp (Связать с воздействием)

затем в одном из окон проекций щелкните на поверхности воды и переместите указатель на значок источника деформации. В результате поверхность воды покроется рябью волн, расходящихся от центра (рис. 6.43).

Рис. 6.43. Волны на поверхности воды после создания объемной деформации

4. Для настройки отображения волн перейдите к свитку Parameters (Параметры) построенного объекта Ripple01.

ПРИМЕЧАНИЕ

Если после построения объекта Ripple01 у вас не развернут свиток Parameters (Параметры) его настроек, выделите объект Ripple01 (например, с помощью окна Select From Scene (Выбор из сцены)) и перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели.

5. В области Ripple (Рябь) задайте параметрам Amplitude 1 (Амплитуда 1) и Amplitude 2 (Амплитуда 2) значения, равные 15 мм, а параметру Wave Length (Длина волны) – 200 мм. При желании можно установить затухание ряби по мере удаления от центра, задав небольшое значение параметра Decay (Ослабление), например 0,001. Полученный результат настроек параметров ряби представлен на рис. 6.44.

Рис. 6.44. Поверхность воды после настройки параметров объекта Ripple (Рябь)

Анимируем движение воды на поверхности фонтана. Для этого сделайте следующее.

1. Щелкните на кнопке Auto Key (Автоключ).

2. Передвиньте ползунок таймера анимации в 400 кадр. Если вы решили выполнить упражнение, используя собственную сцену, то увеличьте количество кадров анимации до 400–500.

3. В области Ripple (Рябь) свитка Parameters (Параметры) настроек объекта Ripple01 задайте параметру Phase (Фаза) значение -60.

4. Выключите запись ключей анимации, повторно щелкнув на кнопке Auto Key (Автоключ).

Проверьте правильность выполненных действий, запустив воспроизведение анимации. Для этого щелкните на кнопке Play Animation (Воспроизвести анимацию)

Если все было сделано правильно, то рябь будет расходиться по поверхности воды, постепенно затухая к краям.

Построим систему частиц для струи воды, вытекающей из трубы. Создайте источник системы частиц следующим образом.

1. Перейдите на вкладку Create (Создание) командной панели, щелкните на кнопке Geometry (Геометрия)

выберите из раскрывающегося списка строку Particle Systems (Системы частиц) и щелкните на кнопке PFSource (Источник потока частиц).

ПРИМЕЧАНИЕ

В качестве источника частиц можно также использовать PArray (Массив частиц), Super Spray (Супербрызги) или Blizzard (Метель). Все зависит от того, каким образом вы собираетесь выполнять анимацию и какого эффекта собираетесь достичь.

2. В окне проекции Top (Сверху) постройте значок произвольного размера.

3. Используя инструмент Select and Rotate (Выделить и повернуть), поверните значок в любом окне проекции так, чтобы стрелка, указывающая направление излучения частиц, была направлена вверх.

4. В свитке Emission (Излучение) настроек построенного объекта PFSource 01 из раскрывающегося списка Icon Type (Тип значка) выберите строку Circle (Окружность).

5. В этом же свитке параметру Diameter (Диаметр) задайте значение, равное диаметру трубы, из которой будет вытекать струя воды. В моем случае этот диаметр равен 50 мм (рис. 6.45).

Рис. 6.45. Настройки объекта PF Source 01 (Источник потока частиц)

6. Используя инструмент Select and Move (Выделить и переместить), разместите значок объекта PFSource 01 так, чтобы он оказался в середине фонтана, в верхней части трубы, из которой будет вытекать вода.

Прежде чем переходить к детальной настройке поведения частиц, построим еще несколько объектов.

Во-первых, нам понадобится объект, имитирующий гравитацию. Выполните команду Create ► SpaceWarps ► Forces ► Gravity (Создание ► Пространственные деформации ► Силы ► Сила тяжести) и в окне проекции Top (Сверху) постройте значок объекта Gravity (Сила тяжести).

Во-вторых, необходимо создать объект, который будет отражать падающие на воду фонтана брызги. Для этих целей воспользуемся объектом UDeflector (U-отражатель).

ПРИМЕЧАНИЕ

Как и для излучателя частиц, для отражателя можно использовать и другие типы, например POmniFlect (Всенаправленный отражатель) или простой Deflector (Отражатель).

Для создания отражателя выполните команду Create ► SpaceWarps ► Deflectors ► UDeflector (Создание ► Пространственные деформации ► Отражатели ► U-отражатель) и также в окне проекции Top (Сверху) постройте значок отражателя.

В-третьих, нужно создать ветер. Для этого выполните команду Create ► SpaceWarps ► Forces ► Wind (Создание ► Пространственные деформации ► Силы ► Ветер), построив значок в окне проекции Left (Слева) таким образом, чтобы он находился на некоторой высоте по отношению к поверхности воды в фонтане (рис. 6.46).

Вернемся к настройкам системы частиц. В любом окне проекции выделите объект PFSource 01. Перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели, в свитке Setup (Настройки) щелкните на кнопке Particle View (Окно системы частиц), в результате чего откроется одноименное окно. Выделите оператор с именем Birth 01 (Рождение 01). В правой части окна появится свиток с настройками источника частиц. Здесь необходимо задать параметру Emit Stop (Окончание излучения частиц) время окончания излучения частиц, которое определяется количеством кадров анимации (в нашем случае 400), и установить переключатель в положение Rate (Доля) (рис. 6.47).

Рис. 6.46. Расположение значков построенных объектов в окне проекции Perspective (Перспектива)

Рис. 6.47. Окно Particle View (Окно системы частиц)

Если сейчас передвинуть ползунок таймера анимации вправо, то начиная с нулевого кадра будет происходить излучение частиц вверх. Пока еще это небольшой поток частиц, медленно поднимающийся вверх, на который не действуют никакие внешние силы.

Продолжим настраивать систему частиц в окне Particle View (Окно системы частиц) и увеличим скорость движения частиц. Это можно выполнить путем настройки оператора Speed 01 (Скорость 01).

ПРИМЕЧАНИЕ

Если вы случайно закрыли окно Particle View (Окно системы частиц), то его можно снова открыть, выполнив команду главного меню Graph Editors ► Particle View (Графические редакторы ► Окно системы частиц).

Выделите строку с именем этого оператора в основном окне и справа в свитке его настроек установите значение параметра Speed (Скорость) с таким расчетом, чтобы к 50 кадру анимации поток частиц достиг предполагаемой верхней точки фонтана. В моем случае это значение оказалось равным 1800. В этом же свитке задайте параметру Variation (Разброс) значение 200, а Divergence (Отклонение) – 5. Это позволит частицам по мере подъема вверх отклоняться от вертикальной траектории полета и менять скорость движения (рис. 6.48).

Рис. 6.48. Траектория полета частиц в 50 кадре анимации

Теперь следует применить к системе частиц силу тяжести и ветер. В результате частицы, поднявшись на определенную высоту, будут падать вниз и немного отклоняться в сторону. Для этого сделайте следующее.

1. В окне Particle View (Окно системы частиц) щелкните правой кнопкой мыши в окне событий на строке Event 01 (Событие 01) и выполните команду Append ► Operator ► Force (Добавить ► Оператор ► Сила) появившегося контекстного меню (рис. 6.49). В результате в нижнюю часть списка операторов добавится новый оператор Force 01 (Сила 01).

Рис. 6.49. Контекстное меню событий

2. В списке событий выделите добавленный оператор. В появившемся в правой части окна Particle View (Окно системы частиц) свитке Force 01 (Сила 01) щелкните на кнопке By List (Из списка).

3. В открывшемся окне Select Force Space Warps (Выбрать силу пространственной деформации) выберите объект Gravity01 и щелкните на кнопке OK.

ПРИМЕЧАНИЕ

Если в окне Select Force Space Warps (Выбрать силу пространственной деформации) не отображается название объекта Gravity01, то щелкните в строке Display (Показывать) на кнопке Display Space Warps (Показывать пространственные деформации).

Если сейчас передвинуть ползунок анимации вправо, то можно заметить, что частицы, имитирующие фонтан, не просто движутся вверх. Поднявшись на некоторую высоту, они начинают падать вниз. Осталось только определить, на какой высоте вода должна падать вниз.

1. Для настройки параметров гравитации выделите в любом из окон проекций объект Gravity01 (либо выберите его из списка объектов сцены). Перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели и в свитке Parameters (Параметры) установите такое значение параметра Strength (Сопротивление), чтобы в последнем кадре анимации поток частиц не превышал верхней точки фонтана. У меня это значение равно 0,45.

2. В окне Particle View (Окно системы частиц) снова щелкните на кнопке By List (Из списка) и добавьте в список Force Space Warps (Сила пространственной деформации) силу ветра (объект Wind01).

3. Выделите в любом окне проекции значок ветра и задайте в свитке Parameters (Параметры) такое значение параметра Strength (Сопротивление), чтобы фонтан немного отклонялся в сторону. В моем случае это значение равно 0,02.

Запустите воспроизведение анимации, используя кнопку Play Animation (Воспроизвести анимацию), и убедитесь в том, что движение частиц соответствует нашему замыслу. На рис. 6.50 показано поведение частиц в 200 кадре анимации.

Некоторые частицы, на которые действует сила ветра, отклоняются в сторону и пролетают через поверхность воды, не задерживаясь на ней. Устраним этот недостаток, установив для частиц на поверхности воды отражатель. Мы уже создали для этого объект UDeflector01, теперь свяжем его с источником частиц.

1. В нижней части окна Particle View (Окно системы частиц) щелкните на объекте Collision (Столкновения) и переместите его в нижнюю часть списка событий (рис. 6.51).

2. Выделите в списке событий строку Collision 01 (Столкновение 01) и перейдите к одноименному свитку в правой части окна Particle View (Окно системы частиц). Щелкните на кнопке By List (Из списка).

3. В открывшемся окне Select Deflectors (Выбрать отражатели) выберите из списка объект UDeflector01, то есть построенный ранее отражатель.

Рис. 6.50. Положение частиц в пространстве в 200 кадре анимации

Рис. 6.51. Список событий после добавления объекта Collision (Столкновения)

Выбранный отражатель является объектно-базированным, то есть для его корректной работы необходимо указать объект сцены, поверхность которого будет являться преградой на пути движения частиц. На первый взгляд кажется, что для этой цели лучше всего подойдет объект, имитирующий поверхность воды, но при этом возникает небольшая проблема. Она заключается в том, что для имитации ряби на поверхности воды этот объект должен иметь плотную сетку полигонов. Для расчета отражений лучше всего подойдет объект с минимальным количеством полигонов, в противном случае время расчетов может увеличиться в несколько раз. Простым решением данной проблемы будет создание объекта Plane (Плоскость), который по размерам и расположению будет соответствовать объекту water, но в отличие от последнего будет иметь две грани (рис. 6.52).

Рис. 6.52. Параметры плоскости, построенной для отражения частиц

Вернемся к настройкам отражателя.

1. Выберите из списка объектов сцены UDeflector01 и перейдите на вкладку Modify (Изменение) командной панели.

2. В свитке Basic Parameters (Базовые параметры) щелкните на кнопке Pick Object (Указать объект) и выберите в одном из окон проекций (или из списка объектов сцены) объект Plane01.

3. В области Particle Bounce (Отскоки частиц) задайте параметру Bounce (Отскоки) значение 0,2, что позволит создавать на поверхности воды небольшие брызги.

4. Выделите объект Plane01 и спрячьте его, используя команду Hide Selection (Спрятать выделенное) контекстного меню. Этот объект играет вспомогательную роль, отражая падающие капли, и не должен участвовать в визуализации.

Передвиньте ползунок анимации. Сейчас частицы, падая на поверхность воды, должны отскакивать и перемещаться по направлению движения ветра, а достигнув края фонтана, падать вниз. В реальной жизни падающие капли не перемещаются по поверхности воды, а могут лишь образовывать брызги. Чтобы избавиться от данного эффекта, необходимо ограничить «время жизни» частиц. Это можно выполнить, добавив к списку событий оператор Delete (Удалить), перетащив его из списка объектов окна Particle View (Окно системы частиц). В свитке Delete 01 (Удалить 01) установите переключатель в положение By Particle Age (Согласно возрасту частиц), а параметру Life Span (Время жизни) задайте значение 180 (рис. 6.53).

Рис. 6.53. Настройки оператора Delete 01 (Удалить 01)

На этом настройку поведения частиц можно считать законченной.

ПРИМЕЧАНИЕ

Для создания более правдоподобного движения воды объекту Birth 01 (Рождение 01) можно добавить контроллер Noise (Зашумление), который будет создавать пульсирующую струю. А использование объекта Spawn (Потомок) способно изменить поведение частиц таким образом, что их часть будет имитировать всплески на поверхности воды. Кроме того, применение различного типа геометрии для имитации капель и брызг позволит усилить реалистичность фонтана. Я рекомендую вам изучить настройки этих объектов самостоятельно и не буду описывать их в данной книге, так как они являются лишь средством для повышения реализма и не относятся к базовым настройкам поведения частиц.

Теперь настроим отображение частиц при визуализации. На данном этапе они представлены в окне проекции тиками (Ticks), а в процессе визуализации будут иметь вид тетраэдров (Tetra). В данном случае возможны два способа отображения частиц при визуализации:

□ создание составного объекта BlobMesth (Капля), способного объединять геометрические формы (например, частицы, представленные сферами) в капли;

□ использование для отображения прямоугольников, обращенных плоскостью к камере.

Воспользуемся вторым вариантом, как менее ресурсоемким. Для этого откройте окно Particle View (Окно системы частиц), выделите в нижней части окна оператор Shape Facing (Плоская форма) и перетащите его на оператор Shape 01 (Форма 01) списка событий, в результате чего последний будет заменен новым оператором. Выделите его и в свитке Shape Facing 01 (Плоская форма 01) щелкните на кнопке None (Отсутствует). После этого укажите в одном из окон проекций на камеру Camera01 или выберите ее из списка объектов сцены, щелкнув на кнопке Select by Name (Выделить по имени). Параметру Units (Единицы) задайте значение 50 мм (он будет определять размер прямоугольников), а параметру W/H Ratio (Отношение ширины к высоте) задайте значение 2,5 (в результате прямоугольники станут растянутыми по ходу движения частиц). Кроме того, необходимо определить ориентацию частиц в пространстве, выбрав в списке Orientation (Направление) строку Align to Speed Follow (Выровнять по ходу следования) (рис. 6.54).

Рис. 6.54. Настройки оператора Shape Facing (Плоская форма)

СОВЕТ

Чтобы увидеть, как будут располагаться в пространстве частицы, представленные плоскостями, можно задать для оператора Display 01 (Отображение 01) режим отображения геометрии. В результате в окнах проекций тики будут заменены плоскостями.

Последнее, что осталось выполнить перед визуализацией, – применить к геометрии материал. Для этого необходимо добавить к списку событий оператор Material Dynamic (Материал динамики), перетащив его из списка операторов в очередь событий на место перед оператором Collision (Столкновения). Выделите его, в свитке Material Dynamic 01 (Материал динамики 01) щелкните на кнопке None (Отсутствует). В открывшемся окне Material/Map Browser (Окно выбора материалов и карт) установите переключатель Browse From (Просмотреть из) в положение Mtl Editor (Редактор материалов) и выберите из списка материал Blobs (рис. 6.55).

Рис. 6.55. Окно Material/Map Browser (Окно выбора материалов и карт)

В результате список событий для источника частиц PF Source (Источник потока частиц) будет выглядеть так, как представлено на рис. 6.56.

Рис. 6.56. Окончательный вид списка событий и настройки оператора Material Dynamic (Материал динамики)

Осталось только выполнить визуализацию созданной сцены. На рис. 6.57 представлена визуализация сцены в 285 кадре анимации с использованием эффекта Motion Blur (Размытие движения).

Рис. 6.57. Визуализация фонтана

ПРИМЕЧАНИЕ

В папке ExamplesГлава 06Fountain прилагаемого к книге DVD находится итоговый файл fountain_end.max с объектами сцены. В папке VideoГлава 06 располагается файл fontain.avi с готовой анимацией созданного в данном разделе фонтана.

Глава 7
Динамика. Модули reactor, Hair and Fur и Cloth

□ Общие сведения о динамике в 3ds Max

□ Практическое задание. Стелем скатерть

□ Практическое задание. Развешиваем шторы

□ Практическое задание. Боулинг

□ Практическое задание. Вывеска на ветру

□ Практическое задание. Анимация движения автомобиля

□ Практическое задание. Круги на воде

□ Практическое задание. Парикмахерское искусство

□ Практическое задание. Создаем ткань при помощи модификатора Cloth (Ткань)

7.1. Общие сведения о динамике в 3ds Max

Когда мы говорим о динамике, то в первую очередь представляем себе движущиеся объекты. Наверное, многие из вас помнят из школьной программы, что динамика является одним из разделов механики и изучает движение различных объектов под воздействием приложенных к ним сил.

Программа 3ds Max способна автоматически создавать анимацию, базируясь на физических расчетах положения и поворота объектов в пространстве, их взаимодействии, силе тяжести и трения. В 3ds Max динамика представлена тремя направлениями.

□ Объемные деформации (Space Warps) – это один из способов использования различных сил для воздействия на объекты сцены. Объемные деформации не визуализируются, а лишь создают силовые поля, которые влияют на объекты, которые к ним привязаны. Одиночные деформации могут быть привязаны к большому количеству объектов, равно как и один объект может быть привязан к нескольким объемным деформациям. Воздействие объемных деформаций во многом напоминает работу модификаторов, с той лишь разницей, что объемные деформации оказывают влияние не в пространстве объекта, а в пределах глобального пространства. В большинстве случаев использование объемных деформаций пространства – это простой и быстрый способ получения анимационных эффектов, таких, как волны, рябь, взрыв, ветер и т. д.

□ Объекты динамики (Dynamics Objects) – в их число входят два объекта деформации: Damper (Амортизатор) и Spring (Пружина). Они во многом похожи на другие полигональные объекты сцены, но, кроме того, могут имитировать действие сил давления или упругости на те объекты, которые к ним привязаны. Оба объекта имеют настраиваемые параметры для быстрого построения геометрии и привязки объектов, с которыми они будут взаимодействовать (например, для Spring (Пружина) это диаметр, количество витков, форма сечения и т. д.).

□ Модуль reactor – это модуль, разработанный фирмой Havok. Он предназначен для расчета и моделирования физических взаимодействий. В отличие от традиционной анимации, при которой необходимо вручную создавать состояния объектов в ключевых кадрах, модуль reactor определяет движения объектов, базируясь на их свойствах. Это позволяет разгрузить пользователя 3ds Max от монотонной работы по созданию множества ключевых кадров. Используя физические взаимодействия и свойства (например, масса, эластичность, трение и т. д.), объекты сцены могут взаимодействовать с внешними силами (гравитация, ветер и т. д.) и (или) ограничителями (такими, как сила пружины). Модуль reactor использует всю эту информацию и рассчитывает последовательность состояний объекта. Результат расчета может быть показан в виде анимации в реальном времени (если позволяют возможности аппаратного обеспечения) либо преобразован в ключевые кадры для воспроизведения в сцене.

В данной главе мы рассмотрим несколько простых примеров, которые дают общее представление о работе с модулем reactor.

Кроме того, эта глава содержит практические задания, в которых описывается работа с модулем Hair and Fur, предназначенным для создания волос и шерсти, а также с модулем Cloth, который позволяет создать имитацию ткани.