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1、第7章粒子系统 3DStudioMAX3非常吸引人的一项功能就是它的粒子系统，在模仿自然现象、物理现象及空间扭曲上具备得天独厚的优势。在3DStudioMAX1.2的版本中，粒子系统能够模拟雨、雪、流水和灰尘等。随着功能的逐步完善，粒子系统几乎可以模拟任何富于联想的三维效果：烟云、火花、爆炸、暴风雪或者瀑布。为了增加物理现象的真实性，粒子系统通过空间扭曲控制粒子的行为，结合空间扭曲能对粒子流造成引力、阻挡、风力等仿真影响。 3DStudioMAX3通过专门的空间变形来控制一个粒子系统和场景之间的交互作用，还可以控制粒子本身的可繁殖特性，这些特性允许粒子在碰撞时发生变异、繁殖或者死亡。简单地说，
2、粒子系统是一些粒子的集合，通过指定发射源在发射粒子流的同时创建各种动画效果。在3DStudioMAX中，粒子系统是一个对象，而发射的粒子是子对象。将粒子系统作为一个整体来设置动画，并且随时调整粒子系统的属性，以控制每一个粒子的行为。在3DStudioMAX1.0版本中，粒子系统只有Spray（喷射）和Snow（雪）两种，虽然它们是最简单的粒子系统但是效果很好，在制作流水、喷泉、灰尘时依然使用。并且高级粒子系统的创建思想也基于Spray和Snow的创建原则，只是加强了动画设计师控制粒子行为的功能。 本章将讲解基本的粒子系统，附带讨论3DStudioMAX3新粒子系统中增加的新功能。在不使用外挂模
3、块的情况下3DStudioMAX3中共有6种粒子系统，基本粒子系统Spray（喷射）和Snow（雪）变化不大。高级粒子系统包括Blizzard（暴风雪）、PArray(粒子列阵)、Pcloud（粒子云）和SuperSpray（超级喷射），这些高级粒子系统增加了粒子“繁殖”选项，允许任意的对象成为一个粒子。每一种粒子系统都有一些相似的参数，但也都存在差异，如何优化它们的性能并运用于三维创作领域就看你的想象力了。7.13DStudioMAX3的粒子系统 打开3DStudioMAX3粒子系统命令面板的方法是单击Create（创建）/Geometry（几何体），在下拉框中选择Particle Syst
4、ems(粒子系统)，我们看到6种粒子系统出现在面板中：Spray、Snow、Blizzard、PArray、Pcloud和SuperSpray，如图7-1所示。图7-13DStudioMAX3的6种粒子系统7.1.1粒子系统的创建 当在3DStudioMAX3中准备创建一个粒子系统时，不仅要确定粒子系统在哪里建立，而且还要确定其起始方向。起始位置被称为发射源。在视图中发射源以非渲染模式表示，用来说明粒子从何处来和到何处去。1)用鼠标单击Spray（喷射）粒子系统的按钮，该粒子系统的所有可编辑的参数区卷展栏将显示出来。在顶视图中单击鼠标左键并拖动鼠标，建立一个矩形作为一个发射源。发射源是以一个平
5、面同一条与该平面垂直且与它相交于中心处的小直线段定义的。如图7-2所示.与面垂直的线代表了粒子移动的方向，矩形面的尺寸将决定粒子从中射出的孔的大小。一个小的发射源会创建一个所有粒子集中于起始区域的对象，而一个大的发射源则扩大粒子的分布。在高级系统和某些第三方外挂模块中，任意一个对象均可作为发射源。当几何体作为发射源时，发射源的图标方向依然很重要。2)现在你在视图中看不到发射源有任何粒子存在，这取决于当前视图处在哪一帧。因为粒子系统是基于时间的，在第0帧处，通常观察不到任何东西。下面拨动控制动画的时间滑块到0100之间的任意一帧，我们看到很多粒子像雨滴一般洒落下来，如图7-3所示。发射源的喷射方
6、向取决于在哪一个视图中创建粒子系统，和使用的栅格对象有关。当使用主栅格作为一个创建平面时，发射源总被建立在与视图平行处，而这条规律在透视视图中则是个例外，在这种情况下，建在主栅格上发射源的方向指向下。当使用一个栅格对象作为一个创建平面时，创建的结果是发射源总被建立在栅格所在的无限平面上，与所显示的平面无关；而发射源的方向取决于栅格对象自身的定向，但其方向总是在栅格的Z轴上。当使用栅格对象时，最好将对象建立在一个不与其栅格表面平行的视图中。否则，对象将被建在无限远处，这会使你在视图中难以控制。 图7-2Spray（喷射）粒子系统的发射源图7-3.很多粒子象雨滴一般洒落下来.7.1.2基本粒子系统
7、 当单击任意一个粒子系统的按钮后，该粒子系统的参数区卷展栏便同时出现，Spray（喷射）和Snow（雪）是3DStudioMAX3中最基本的粒子系统，它们的参数面板基本相同，如图7-4所示。尽管高级粒子系统具有较高的速度和兼容性，功能也要强大一些，但Spray（喷射）和Snow（雪）这两个基本粒子系统仍有其自身的价值，在某些方面甚至还要超过高级粒子系统。而且它们与高级粒子系统有一些公共的参数，所以，无论你使用或不使用它们，都必须理解Spray与Snow的基本特性。刚才提到过，Spray和Snow参数的设置是基本相同的，本节中将共同探讨它们的参数设置。1)Spray和Snow都提供了两个参数来指
8、定粒子数。一个是ViewportCount参数，该值仅影响在视图中显示的粒子数量，有效范围从01000000000。注意，最大值是计算机难以承受的数值，一般不要使用。ViewportCount参数数量尽可能保持低数目，但同时也要保证视图中仍能看到一定数量的粒子显示。2)RenderCount只影响被渲染的粒子数，而对视图中的粒子数没有影响。一般说来该值应设置得较高，因为渲染品质是动画片的关键因素。粒子系统中的粒子是几何体，与其他对象一样具有面和节点，因此，视图中的粒子数或渲染粒子数越多，计算机的运行会越慢。如果少量的粒子数便能取得良好的效果，就要控制粒子数目。3)DropSize用来设置雨滴的
9、尺寸。4)Speed设置每个粒子的初始速度。速度值采用它自己的单位系统，在所经历时间内变更一个粒子的位置。速度为1，可使一个粒子在25帧内大约迁移10个单位；默认值是10，这意味着一个粒子在2.5帧内迁移10个单位。5)Variation控制尺寸和方向。其默认值为0，将创建一个均匀粒子流，准确地沿发射源所指的方向做规律性运动。当增加变化量时，有两种情况发生：首先，粒子的速度增加；其次，Variation变化量使每个粒子的方向和速度出现随机变化。增加的数值越大，这种随机变化将变得越明显。在设计中，当需要让粒子沿各个方向射出时，就要让Variation值大于指定的默认值。6)粒子有三种显示方式：D
10、rops（或Flakes）、Dots及Ticks。在Spray（喷射）中使用Drops时，粒子以直线段的形式显示，它在尺寸上的增减由DropSize值决定。在Snow（雪）中选用Flakes时，粒子以14点星的形式显示，尺寸上由FlakeSize值决定最终渲染时粒子的大小。使用Dots时，粒子将以一个细小像素点的形式出现在视图中，当不想让粒子系统干扰你的视图时选择该选项。当视图缩放时也不受影响。 图7-4Spray的参数区卷展栏 Ticks以55个像素点构成的小十字形式在你的视图中出现。像Dots一样，当视图缩放时，以Ticks设置的粒子仍保持同样大小。7)Render用于设置渲染时粒子的形状
11、。在喷射中，此项包含两种方式：Tetrahedron(四面体)和Facing（面）。在Snow（雪）中包含三种方式：Six Point(六角形)、Triangle(三角形)和Facing（面）。8)Timing为粒子系统定时控制，如图7-5所示。在高级粒子系统中，只有PArray和PCloud支持任意对象作为发射源。PArray是唯一把对象碎片作为粒子的系统。其他高级系统（Blizzard、SuperSpray和PCloud）拥有它们自己的发射源，并都支持Standard粒子、MetaParticles和InstancedGeometry。粒子系统是以帧为度量单位对粒子进行定时控制的。Star
12、t的值设置发射源开始送出粒子的所在帧，这个值可以是包括负数帧在内的任何帧值。Life值以帧为单位设置每个粒子的生命周期，需要为每个粒子分别指定。如果你想要粒子始终在场景之中出现，应将此值设置为动画的总帧数。9)Constant选项在默认情况下处于被勾选状态。该选项提供一个均匀的粒子流。在Constant复选下方的MaxSustainableRate显示的是在保持规定范围内的粒子数的同时，每帧所能创建的粒子数。当改变粒子的Life值时，此值也将变化。默认Life值为30，可得到每帧创建3.3个粒子的持续速率。如果不勾选Constant选项，则可在BirthRate区中指定每帧创建粒子的最大数量。
13、假如你想要一个均匀的粒子流，应将BirthRate设置为小于等于MaxSustainableRate。假如你想要瞬间的爆炸或不均匀发射的粒子流，将此值设置为高于MaxSustainableRate。通常修改工作均在修改命令面板中进行。10)Emitter是控制发射源尺寸的区域。.如果需要缩放发射源的尺寸，最好是改变Length和Width的值，而不使用比例缩放变换工具。一个细长形状的发射源创建一个狭窄的从中发射粒子的间隙，一个面积宽大的发射源使粒子扩散。从发射源内随机发射出的粒子，它们的分布将由发射源的尺寸控制。如果将发射源的尺寸设置成动画，可以模拟出诸如拧开的水管或从一个越来越大的区域里飞出
14、火花这样的效果。11)Hide是用来确定是否隐藏发射器。图7-5粒子系统定时控制及发射器控制面板7.1.3高级粒子系统 本节讨论高级粒子系统。打开高级粒子系统参数区卷展栏的步骤是单击Create（创建）/Geometry（几何体）/ParticleSystems（粒子系统）/PArray，如图7-6所示。之后可在Modify（修改）面板中修改。高级粒子系统是以Spray和Snow为基础的，实际上每一个粒子系统都有特殊用途，都对发射源、粒子生成、类型、旋转、对象运动继承性提供参数控制。但是，高级粒子系统添加了更多的参数控制，如BubbleMotion、ParticleSpawn等。在高级粒子系统
15、中，相当多的参数控制对计算机的性能是个考验。暂时减少粒子数量或提高粒子在视图中的显示百分比可以相对减轻电脑的负担。虽然在高级粒子系统中各类卷展栏的组织很有逻辑。但是因为其中一部分的设置控制着另外一部分的设置，所以可能造成混淆，学习时要多费些心思。1)ParticleGeneration卷展栏包含了控制粒子运动的主要设置，如图7-7所示。UseTotal设置和UseRate设置使你可以用每帧粒子数或总体粒子数的方法设置粒子数量。ParticleMotion部分控制速度及其随机变化。在PArray中还可控制粒子的分散程度。ParticleTiming部分与Spray（喷射）和Snow（雪）相应的部
16、分相似，控制发射的起始和结束时间、粒子存在的时间、生命周期中的随机变化及什么时候整个系统从屏幕上消失。Life和Variation微调器可以设置动画，EmitStart、EmitStop和DisplayUntil则不能设置动画。在高级粒子系统中，可以用Variation设置添加随机性到生命周期中，而且它还有一个不可设置成动画的DisplayUntil设置。DisplayUntil是高级粒子系统的新特性，它的作用是不显示粒子，即使在DisplayUntil指定的帧后仍有粒子生成也不显示它们。在ParticleSize部分，能设置粒子的大小和变化，在描述粒子穿越空间并逐渐消失或者水下的气泡时很有用。用GrowFor或FadeFor也可以改变粒子尺寸。Uniqueness用于设置随机粒子，单击New可以变化新的粒子。2)Particl
