Maya 流体材质用于粒子材质
Maya粒子及流体特效处理
北方民族大学学士学位论文论文题目:MAYA粒子及流体特效仿真院(部)名称:数学与信息科学学院学生姓名:奚吉禄专业:数学与信息科学学号: 20100495 指导教师姓名:马自萍论文提交时间:论文答辩时间:学位授予时间:北方民族大学教务处制摘要Maya软件作为传统和主流常用的动画制作软件之一，在电影、电视、广告及动画等领域内有着重要的作用。
粒子、柔体、刚体、流体动力学，以及Mel 表达式语言组成了Maya的特效模拟系统，这些功能让Maya变成一个强大的制作特效的软件。
创建真实的特效模型时，Maya软件的粒子特效相对于基于动力学的流体特效具有易操作性和易控制性。
但当为了追求更真实更逼真的特效场景时，流体材质表现力好的特点就发挥了出来，展现出比粒子特效更真实感的感觉。
本文重点研究题目是Maya软件中的粒子特效和流体特效的制作方法及特点，结合粒子易操作性和流体真实质感的优点制作实例特效场景。
本文研究重点：1、研究粒子及粒子特效，以及在软件中创建、修改和贴图的过程学习和研究粒子及粒子系统的基础知识，探索粒子在Maya中的制作方法。
结合粒子的可控性易操作的特点，制作简单的粒子特效场景。
2、实现粒子和Mel表达式结合模拟真实出自然界物理现象研究Mel语言的特点及应用，把粒子和Mel表达式相结合，通过制作自然界中的物理现象实例展示Mel语言在粒子特效制作当中的强大功能。
3、研究Maya的流体动力学解算器，和流体关键属性在Maya软件的栅格形式下的显示，并制作流体特效实例。
学习和研究流体系统，通过动力学公式表现计算机流体动力学，并制作特效表现出流体动力学在栅格属性中的表现。
关键词Maya 粒子粒子特效mel 流体流体特效MAYA SOFTWARE’S PARTICLE EFFECTS ANDFLUID SIMULATIONMaya software as one of the mainstream of traditional and popular animation software, plays a major part in the movie, television, advertising and animation fields. Particles, soft bodies, rigid, fluid dynamics, and the composition of the Maya Mel Embedded language effects simulation system, these function make Maya into a powerful production special efficacy software. When you create the actual effects scene, Maya software's effects of particle with respect to the effects of fluid dynamics-based simulation with ease and ease of controllability. But in order to pursue a more realistic scenario more realistic effects, the fluid material expression and good will play out, show a more realistic feeling than the particle effects. This paper point on the topic of Maya software production methods and characteristics of particle’s effects and fluid effects, combined with the advantage of easy on particle and fluid texture of real production instances effects scenes.This essay focuses:1.study of particles and particle effects, as well as create, modify, and rendering in Maya processLearning and research particle and particle system basics, explore particle production methods in Maya's. Combined with easy operation controllable particle characteristics, making simple particle effects scenes.2, to achieve a combination of particles and Mel simulate the real expression of the nature of physical phenomenaFeatures and Applications of Mel language, the combination of particles and Mel expressions, examples show Mel powerful language in which the particle effects produced by the production of physical phenomena in nature.3, Maya's fluid dynamics research solver, and how the Maya fluid effects reflected in the grid properties, and create fluid effects instance.Learning and research in fluid systems, the performance of the computer through the dynamics equation of fluid dynamics and fluid dynamics produce special effects showing the performance of the grid properties.Keywords Maya particle particle effects mel fluid effects目录第一章绪论 (5)1.1研究背景 (5)1.2 研究现状 (6)1.3 Maya软件介绍 (7)1.4 本文本文研究内容和结构安排 (8)第二章粒子 (9)2.1 粒子 (9)2.2 粒子系统 (9)2.3 粒子的创建和编辑 (10)2.3.1 用鼠标单击生成粒子 (10)2.3.2 创建粒子网格 (11)2.3.3 通过Emitter（发射器）创建粒子 (12)2.3.4 从多边形、nurbs曲面表面发射粒子 (13)2.3.5 用粒子物体作为发射器来发射粒子 (14)2.4 粒子特效制作实例 (15)2.5 本章小结 (16)第三章粒子与Mel表达式 (17)3.1 Mel语言介绍 (17)3.2 粒子与Mel表达式结合 (17)3.3 粒子与Mel表达式制作实例 (18)3.4小结 (21)第四章Maya的流体动力学 (22)4.1流体系统 (22)4.2计算机流体动力学 (23)4.3 maya的流体解算器 (23)4.4 流体特效在栅格属性中的体现 (25)4.5 流体特效实例 (29)第五章总结和展望 (33)5.1 主要工作总结 (33)5.2 未来工作展望 (33)参考文献 (34)第一章绪论1.1研究背景伴随着科技飞速的发展，计算机的的出现和发展带动了各式各样的新产业。
MAYA粒子效果
制作顺序：1.首先制作画面中的主体粒子效果(构图用)2.然后制作各种粒子效果做为构图元素,修饰补充主体粒子(细节)3.改变调整物体材质,环境灯光(赋予作色调,质感,情绪)4.调整摄影机(平面作品三维化,艺术化)把握尺度:在修饰及创造的时候，根据物体材质特性进行搭配，从四个方向入手1.色彩搭配2.高光及暗部3.反射4.环境色例子：爆炸(两部分完成:1主体2细节)1.首先第一步:制作画面中的主体粒子效果:1．光晕（增加爆炸瞬间的亮度,达到爆炸的突然型以炽热感）制作方法:1.LENS Flare(制作形态)2.hue或TINT(改变颜色)3.任何一种Blur方式(模糊方式各不相同，选择一种模糊让图像从中心到边缘进行衰减式的模糊. 镜头光晕的位置最好能做成跟模糊的衰减一致)2．火云(产生爆炸时的体积感,决定爆炸时的威力及爆炸主色调)制作小技巧:1.发射器部分:1.把粒子发射器扯成球型长条形。
2.发射率第一帧为2000,隔几帧发射率改为0。
让火去随着时间慢慢的消失。
2.粒子形态部分1.这里最好自己手画粒子形态,可以赋予火云更多的动态,粒子自身叠加模式用ADD,使粒子重叠多的地方更亮。
自定义粒子纹理绘制方法有很多,最常用的：1.PS里面分层云彩,然后用色阶或者曲线调黑白的对比度.。
2. PS笔刷,在PS里面轻轻点几下,或者百度一张云,用像皮擦工具擦拭出来。
3.AE里面分形噪波--曲线。
4. particleillusion这个软件里面N多,随便选。
3.烟(体现威力,及体现爆炸物体内部的结构:是液体,固体,还是由细小的粉尘组成)图中效果中粒子烟往左上右上右下三个方向发射，一个发射器向三个方向喷,本人还没本事做出来，这里是用三个图层叠加组成。
做一层后复制其它，仅仅调整下粒子大小,透明和粒子羽化。
关于发射器形态为条状,软件提供了数种方式,春兰秋菊各有不同。
比如: 1.把粒子喷射方向改成方向。
2．选择默认的发散方式,发射器位置设动画,用速率这个选项来控制每个粒子远离发射器的距离。
Maya粒子动力学制作
Maya粒⼦动⼒学制作Maya粒⼦动⼒学制作先制作⼀个模仿铁链摇摆的⼩动画。
⾸先创建圆环，如图：在右端的通道盒中设置Radius=1.3,Section Radius=0.2，如图：按Ctrl+d键复制圆环，在右侧通道盒设置Rotate X=90, 复制的圆环旋转90度。
如图：按Ctrl+d键，分别将这两个圆环环复制若⼲份，如图所⽰：选上右边7个圆环，点菜单Fields->Gravity,如图：选上最左边的圆环，点菜单Soft/Rigid Bodies的Create Passive Rigid Body。
如图：在下⾯的时间轴上帧为设置500，如图：点击时间轴的播放按钮，播放动画如图：先看菜单Particle->Per-Point Emission Rates的功能。
先画圆圈，如图点菜单Particle->Emit from Object,如图：把时间轴的帧数设置为500，按播放按钮，如图：选上圆环曲线，点菜单Particles->Per-Point Emission Rates,如图:点Persp/Outliner视图左端的emitter1粒⼦发射器，如图：右边通道盒中有8个发射点，任意修改2个点的发射率，如图：可以看出点发射粒⼦的速率有不同。
下⾯正式开始，制作粒⼦动⼒学的动画。
先创建⼀个发射器，点击菜单Particles->Create Emitter右边的设置框，在Basic Emitter Attributes下设置Emitter type为Directional，Rate=0.5。
Distance/Direction 下设置Direction X=0，DirectionY=1，Spread(扩散度)=0.2。
在Basic Emission SpeedAttributes下设置Speed(粒⼦离开发射器的速度)=10。
如图：果，如图：Settings，如图：按Create按钮，创建粒⼦上的发射器（产⽣粒⼦拖动的效果）。
MAYA各种常用材质详解
MAYA各种常⽤材质详解为了让⼤家更好的掌握MAYA材质，我们今天就⽐较全⾯的讲解⼀下MAYA的各种常⽤材质，其它的材质，希望⼤家能做到举⼀反三，⼤家认真的学习这个教程，会让你们在以后MAYA材质的制作中事半功倍。
好了，现在正式开始讲解；（⼀）材质球的使⽤特性(常⽤类型)Blinn / Phong / PhongE Lambert / Anisotropic / Shading Map / Surface Shader / Layered Shader给⼤家先介绍⼀下MAYA的材质球，在maya或者是其他三维软件中⼀般都有以下⼏种材质：Lambert、Phong、phongE、Blinn、Anisotropic，另外还有LayeredShader、SurfaceShader、ShadingMaps、UseBackground等⼏种特殊的材质类型。
２ Lambert：它不包括任何任何镜⾯属性，对粗糙物体来说，这项属性是⾮常有⽤的，它不会反射出周围的环境。
Lambert材质可以是透明的，在光线追踪渲染中发⽣折射，但是如果没有镜⾯属性，该类型就不会发⽣折射。
平坦的磨光效果可以⽤于砖或混凝⼟表⾯。
它多⽤于不光滑的表⾯，是⼀种⾃然材质，常⽤来表现⾃然界的物体材质，如：⽊头、岩⽯等。
３ Phong：有明显的⾼光区，适⽤于湿滑的、表⾯具有光泽的物体。
如：玻璃、⽔等.利⽤cosine Power对blinn材质的⾼光区域进⾏调节．４ PhongE：它能很好地根据材质的透明度为控制⾼光区的效果。
如果要创建⽐较光泽的表⾯效果.它是Roughness属性，控制⾼亮节的柔和性，Whiteness属性，控制⾼亮的密度，以及Hightlight Size属性等。
５ Layer shade：它可以将不同的材质节点合成在⼀起。
每⼀层都具有其⾃⼰的属性，每种材质都可以单独设计，然后连接到分层底纹上。
上层的透明度可以调整或者建⽴贴图，显⽰出下层的某个部分。
AboutCG MAYA粒子教程
1.1粒子创建方式Conserve惯性值（和粒子受场受力都有关系）粒子数量，多于2就可以开启maximum radius 位置随机粒子绘画Sketch interval笔刷粒子的间距Multistreak多线条拖尾Numeric调节消失程度和拖尾尺寸Blobby surface 融球cloudTransparency上添加crater效果降低blob map让中间透明Tube管，也是一种拖尾效果、动力学关联器如果粒子做过初始化，就不要把表达式写在初始化了，就要写在runtime before dynamicsTurbulence如同noise纹理一样虽然是随机的，但是其实是一种没有动画的固化模式可以为这三个值添加动画或者表达式，例如random，time等等，来得到真正的随机类似于noise的offset属性未随机随机提高频率，避免拉丝一样的效果添加运行前，后表达式Vel各轴位移从贴图发射设置设置最大发射粒子数量Shift+w为位置K帧之间在属性上=。
就可以写表达式颜色叠加颜色叠加的效果必须保证粒子不是一个纯色，不能是6个角的6个纯色、3位的值（xyz）必须用两个大于号两个小于号括住Ctrl+滚轮变大字将particle cloud材质节点的color和particle sampler的rgbPP连接创建自定义每粒子属性粒子值位0到1之间可以用Numeic显示可以将渐变的UV范围改为自定义的值，这样不同的值有不同的颜色范围矢量等于浮点指的是数组中随机从3组中一个精灵粒子随机贴图为粒子添加lambert材质贴图添加一个序列勾选use image sequence开始帧1，结束帧设置，做图像缓存，spriteNumPP识别图像缓存，rand（1,3）因为rand（1,3）识别的是1.0001——2.9999 所以不能为（1，2）粒子每帧增加0.333, 4帧变化一次粒子数目做一个轮回，当粒子数为13时得为0随机寿命寿命是3S，随机2，则就是在2-4秒内随机透明度随机递减finallifespanpp=粒子的最终生命粒子复制，只复制发射器，再选择粒子，选择发射器Use selected emitter粒子替代粒子替代属性设置InstanceaimDirection目标方向改为速度方向跟旋转位移缩放颜色有关的都是vector矢量，其他都是float浮点粒子替代的物体一定要放在坐标轴中心点，轴点居中，并且冻结了属性这样替代的物体才能在粒子点上多个模型替代选择模型替代选择相应的粒子ObkectIndex物体序号序号可以添加float属性Goal目标选择物体再选择粒子，选择goal 根据模型ID进行goal粒子怎么运动和物体点的ID号有很大关系粒子也可以goal粒子粒子对goal目标作用程度可以通过调节goal weight来调节如果不希望粒子有抖动可以将粒子的conserve惯性调为0粒子goal的运动顺序和物体点ID或者粒子ID有很大关系所以如果想制作一个粒子从下倒上慢慢组成物体的效果就需要先让一个发射器发射粒子组成模型，再为这个粒子创建粒子碰撞，碰撞的顺序是你想要粒子出现的先后顺序Particle collision event editor碰撞事件设置为集成速度一定要为0这样碰撞事件再生成的粒子的ID号就是你想要的顺序，这样再以这个粒子做goal目标来制作效果即可Alt+B切换背景多个物体对一个粒子的goal粒子添加多个goal物体在粒子goal属性就会添加多少个目标属性Polsurfaceshape是否粒子运动这个goal目标Gaol weight 控制怎么运动，为1时直接瞬移到goal目标，为0时不运动到目标新属性，goalU，goalV目标的UV坐标值观察模型UV值粒子沿模型UV 运动的表达式注意随机表达式一般写在creation 递增递减表达式一般写在runtime before （after ） dynamicsCreation=第一帧 runtime before dynamics=第二帧 runtime after dynamics=第三帧最后再写一个if 语句，当粒子运动到UV 顶端1时，寿命为0Crowmaker制作粒子躲避的脚本用法为选择粒子，选择locator（创建的空物体，粒子运动的目标），如果有平面的话选择nurbs 平面，选择crowmaker的creat没有平面的话不要勾选surface follow发射方式为扇形修改方法将粒子表达式的worldposition改为position粒子碰撞，选择粒子再选物体make colide物体属性resilence弹性，fricition摩擦力tessellation factor解析度只有出错的时候需要增大粒子碰撞事件emit发射split分离区别是分离原始粒子一定会死亡Orgiginal particle dies原始粒子死亡Target particle 粒子目标，碰撞后变成哪个粒子多个对象贴一个贴图运用投射方法，as projection把旋转纹理调成正确的角度对齐大小Linstep(0,0.3,age)的意思为0到0.3的时间范围，目标的当前age为0到0.3中的百分之多少0——1的范围屏蔽符拉伸操作手柄粒子自己旋转的表达式myUP连接到Aim Up axis 6.28是2π意思为0到360度Sign是判断正负的函数，sign（为负数）=-1 sign（为正数）=+1创建粒子缓存证明缓存上了Maya不识别下划线的图片序列贴图做正反面需要condition判定节点sampler info信息采样节点正面的file连True 反面的file 连FalseSampler info的flippedNormal连接condition的firstTerm。
Maya的FluidEffects流体技术在影视特效中的应用
Maya的FluidEffects流体技术在影视特效中的应用作者：彭城来源：《科学与财富》2017年第32期摘要：影视特效绚丽的外表下无外乎是强大的流体和粒子特效，Maya的Fluid Effects流体技术是基于物体特性的真实模拟，同时易于操作的特性和真实可靠的渲染输出使其成为影视后期制作中被广泛使用的软件之一。
关键词：Maya 流体影视特效从《星球大战》开始，观众就开始将电脑影视特效与好莱坞大片联系在了一起。
《侏罗纪公园》、《泰坦尼克号》、《2012》、《阿凡达》，一部部耳熟能详的优秀电影中都包含着令观众叹为观止的影视特效。
这些影视特效的制作是依靠多款软件共同协作而产生出来的，其中Maya的Fluid Effects流体技术在环境模拟和细节体现上可谓功不可没。
一、Fluid Effects流体技术的概念Maya的Fluid Effects是模拟流体运动的成熟技术，大到复杂多变的天气、波涛汹涌的大海，小到角色手中的香烟、咖啡杯中冒出的水蒸气，只要是在力的作用下不断改变形状的流体，这项技术都可以轻松的模拟出来。
Maya应用流体动力学规律去摸拟流体运动，关键在于背后运用动力学流体模拟来建立真实的流体运动，让流体表现动感用粒子是难以实现的。
这其中比较常见的基本流体效果类型主要分为以下两种：1、动态流体效果动态流体效果是完全模拟自然规律来反映流体的变化，Maya内置的Navier-Stokes方程可以根据用户定义的参数计算出不同时间段流体的真实形态，在不同的时间点，可以赋予流体不同的材质，从而使其更加的真实，比如腾空而起的烟花、浓烟滚滚的火焰等。
动态流体需要Maya进行解算，因此运行比静态流体效果要慢很多，渲染输出可以借助烘焙关键帧加快运算。
2、静态流体效果静态流体效果是不需要利用Navier-Stokes方程来进行解算、模拟流体运动的，用户需要利用材质和关键帧动画来完成动态效果。
比如远处天空运动缓慢的云就可以使用静态流体来完成。
Maya粒子替代Maya粒子替代
Maya粒子根本操作案例七〔制作游动的鱼群〕
1)创立如以下图的鱼模型和 Locator〔定位器〕，此定位器的作 用是使粒子替代创立的鱼群随之穿梭运动，故而此处可以先给定位器 创立任凭的位移动画，自行设置即可。
Maya粒子根本操作案例七〔制作游动的鱼群〕
2)使用 Particles＞Create Emitter 命令创立放射器。然后选择 粒子，使用 Fields〔场渲染设定〕＞Turbulence〔紊乱场〕命令给粒 子创立紊乱场。
4)如以下图，把粒子属性编辑器里 General Control Attributes〔常规把握属性〕卷展栏中的 Conserve〔守恒〕值设定为 0，播放动画查看效果。再次使用 Solvers〔运算器菜单〕＞Initial State〔初始状态〕＞Set for Selected〔设置为选定〕命令为粒子设 置初始状态。由于前面虽然设置了粒子的初始形态，但是粒子向外集 中的运动同样被保存了下来，所以这里要将粒子的这种运动释放掉。 这样播放动画时，粒子就完全不运动了。
Maya粒子根本操作案例七〔制作游动的鱼群〕
5)选择粒子，在它的属性编辑器中添加动力学属性卷展栏里点击 General〔常规〕按钮添加一个新的属性，在弹出的添加属性选项盒中， 切换至 Particle〔粒子〕选项卡，选择 userVector1PP〔用于把握鱼 的形体大小〕属性，点击 Add按钮添加属性，如以下图。
Maya粒子根本操作案例八〔制作飘舞的蝴蝶〕
9)在粒子属性编辑器的替代属 性卷展栏里，把 AimDirection〔替 代物体指向方向〕设置为 velocity 〔使替代物体的指向方向与粒子的 速度方向保持全都〕，AimAxis〔替 代物体轴向方向〕设置为 Aim_Con， AimUpAxis〔替代物体轴向向上方向 〕设置为 AimUp_Con，Scale〔替代 物体大小〕设置为 Scl_Con，如图 所示。
【2017年整理】Maya粒子特效-流水
Maya粒子特效-流水本节主要学习粒子系统中基础特效水与火的制作过程。
Step01选择多边形模块面板（F3），创建- 标准nurbs-平面（注意，把“交互式构建”前面的勾去掉）如图1。
Step02这时坐标中心就出现了一个平面，选择平面在其层级面板中将缩放x、y、z值改为24，如图2，使平面与画布一样大。
然后将平面沿z轴旋转-30，如图3，让平面与栅格呈30度的夹角，如图4，这个平面作为水滴落的挡板。
图1 图2图3 图4Step03回到动力学模板（F5），选择粒子菜单-从对象发射，打开发射器选项，设置发射器类型为“点”，速率/每秒为100，速率为1，点击创建按钮，如图5。
Step04将发射器1沿着y轴移动15个单位，在大纲视图中选择粒子1，在菜单栏场-重力场，为粒子1添加一个重力场，如图6。
图5 图6Step05这时粒子已经有了重力，设置播放动画为100帧。
Step06选中粒子1按住Ctrl加选平面，在菜单栏粒子-使碰撞，为平面加一个碰撞，如图7，从而使落下来的粒子碰到平面后能够产生反弹的效果，如图8。
图7 图8Step07选择地面，在其属性编辑器中展开geoConnector2，更改弹力值为0.2，如图9。
Step08选择粒子1，在属性编辑器中，将粒子的渲染类型改为斑点曲面（滴状粒子），点击当前渲染类型，将阈yu值改为1.3，如图10，点击渲染如图11（渲染器为maya软件）。
Step09选择粒子1，在粒子上右键单击可以看到浮动命令条，选择指定新材质在弹出面板中选择blinn材质，如图12。
图9 图10图11 图12Step10在粒子1属性编辑器下的公共材质属性卷展栏下，将颜色和透明度改为如图13、14。
在镜面反射着色卷展栏下，将镜面反射颜色和反射的颜色改为如图15、16所示，将反射率改为0.915。
图13图14图15图16Step11渲染当前场景如图17，就做出了水流的效果。
Step12回到渲染模板（F6），在菜单栏窗口-渲染编辑器-渲染设置，如图18，将图像格式改为avi，将帧范围初始帧和结束帧设置为1和100，如图19。
MAYA粒子及流体特效处理
上海交通大学硕士学位论文MAYA粒子及流体特效处理姓名：毛慧申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：肖双九;黄斌20090208Maya粒子及流体特效处理摘要在数字动画、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，所以本文首先研究Maya粒子和流体各自的特效处理，然后探索了一种可行的连接两者优点的解决方案，取得了较好的效果。
本文的研究重点及主要成果有：1．研究如何应用粒子和Mel表达式结合模拟真实的自然界物理现象在总结了Maya粒子动力学模拟的优势与弱点后，提出最大实现粒子的可控制性，既不是单纯靠粒子发射器发射粒子，也不单纯用场来干扰粒子，而是粒子系统与Mel表达式结合。
在龙卷风的制作案例中，用立柱控制龙卷风的外形，用表达式控制立柱上粒子的运行轨迹，最后用贴图序列来渲染龙卷风的烟雾效果，达到既可以控制龙卷风外形的扭曲形态，又可以控制龙卷风自身粒子贴图的走势。
2．研究能显著影响流体效果的主要属性并归纳流体模拟分类与属性的关联研究Maya的流体动力学算子，其中包括了Navier-Stokes方程的力学原理并探索Navier-Stokes方程在Maya内置程序包中的要点，及其在Maya的流体动力学栅格属性中如何体现。
并归纳了控制流体体积材质表现的属性定义。
同时通过案例例证能显著影响流体效果的主要属性及其之间的相互作用，对速度、温度、密度的反应及流体模拟分类与属性的关联。
不过这种属性定义一般很难对流体特效在动画上能有所实质控制，所以在复杂的模拟实例时需要有进一步的解决方案。
3．提出并实现了一种将粒子和流体组合模拟方法，兼具粒子的可控性和流体的表现性根据粒子模拟和流体模拟的现状，在前述的粒子模拟案例上尝试将粒子与流体组合的方式来模拟特效：使用粒子表达式以及场等来模拟龙卷风的动态，使用流体材质表现龙卷风的质感，并通过Particle Info节点和表达式将粒子与流体之间进行数据交换，实现了既保有粒子和表达式的可操控性，又争取在表现上能有流体的体积材质效果。
Maya软件的粒子及动力学应用
Maya软件的粒子及动力学应用作者：吕侠来源：《硅谷》2013年第02期摘要：三维动画软件Maya的粒子及动力学在电影电视制作上已经得到广泛应用，在电影中主要应用于粒子特效环节。
而在电视包装上，该系统的应用也非常广泛，包括北京卫视等电视台的整体包装中，都会大量应用。
粒子及动力学系统是一类创意性十足的动画程序。
它的效果既真实又超出现实，它的实现方式主要需要用基于粒子系统构建的图形学，动力学以及数字艺术等多方面的知识来完成。
关键词：粒子及动力学系统；特效；创意性Maya软件在电影电视制作上应用范围很广，制作出的画面丰富多彩，在电影和电视中，我们经常看到飞机、轮船、轿车等等的爆炸效果，在魔幻类电影中出现各种绚丽的礼花、流动的虚无缥缈的泉水、飘动的神秘彩虹、令人惊骇的龙卷风等等。
这些情节很多都是Maya软件的动力学和粒子系统制作出来的。
而在电视栏目包装上，该系统的应用非常广泛，北京卫视2012年的整套电视包装，50%以上的画面都是由粒子动力学系统制作的闪亮金属片完成，基本上为北京卫视的频道形象定了基调。
所以说粒子及动力学系统是一类创意性十足的动画程序。
它的效果既真实又超出现实。
常常会令观众叹为观止，对影片剧情发展以及电视包装的效果起到决定性的作用。
它的实现方式主要需要用基于粒子系统构建的图形学，动力学以及数字艺术等多方面的知识来完成。
下面针对该系统在电视包装中的应用，举例分析。
1 Maya粒子动力学系统制作冲天礼花（示例1）1）使用命令creat>nurbsprimitives>plane建立一个发射平面，缩放成长方形，z轴旋转45°。
2）在dynamics模块下，选择发射平面后，使用命令partiCles>emitfromobject的选项，设置参数，发射类型emittertype选surface创建。
3）选右上角属性菜单，调整发射器emitter1的参数，rate（partical/sec）设5，speed设120，speedrandom设204）给emitter1加重力场。
maya2012粒子动力学属性、各种特效讲解
maya2012粒子动力学属性、各种特效讲解，maya2012粒子动力学属性、各种特效以及材质提供了更多的优势，你可以随时把粒子动力学(Particle Dynamics)效果关掉或者将它任意调整。
在maya2012中要制作一些常用的特效，已变得非常简单。
它专门在动力学模块中新增了一个特效菜单(Effects)，其中包括一些现成的特效，比如像是火焰(Fire)、分子跟随流动系统(Flow)及烟雾(Smoke)。
其中属分子跟随系统最有趣，你只要指定一曲线给它，粒子就会沿着曲线从起点游向终点，尚可调整曲线上圈圈的大小位置以改变粒子活动的范围及速度。
如图所示。
maya2012对粒子动力学属性、各种特效以及材质提供了更多的优势改进后的雕刻工具(Artisan)已能对多边形模型做笔触塑型功能。
如图所示。
通过雕刻工具
(Artisan)，你还可以在多边形模型表面材质上画上彩缤纷的颜色。
Maya粒子替代Maya粒子替代
渲染质量
根据计算机性能和需求， 调整渲染质量参数，以获 得最佳的渲染效果。
抗锯齿处理
通过抗锯齿处理技术，可 以消除渲染图像中的锯齿 状边缘，提高图像质量。
光线追踪
利用光线追踪技术，可以 模拟真实的光线效果，增 强粒子的渲染效果。
粒子动画的制作技巧
动态模拟
利用动态模拟技术，可以创建出 逼真的粒子动画效果，如风吹动
的树叶、水波荡漾等。
关键帧动画
通过设置关键帧动画，可以精确 控制粒子在不同时间的状态和运
动轨迹。
表达式动画
利用表达式技术，可以创建出复 杂的粒子动画效果，如根据音乐
节奏变化的粒子效果。
粒子与其他元素的交互设计
碰撞检测
通过设置碰撞检测参数，可以使粒子与其他物体 发生交互，产生真实的物理效果。
粒子跟随路径
Maya粒子系统的发展历程
初创阶段
集成与其他技术
Maya粒子系统最初版本在Maya 2.0 中发布，主要用于简单的粒子生成和 动画效果。
Maya粒子系统逐渐与其他技术集成， 如流体动力学、刚体动力学等，进一 步扩展了其在视觉特效和模拟领域的 应用。
扩展与改进阶段
随着Maya版本的更新，Maya粒子系 统不断扩展和改进，增加了更多功能 和属性控制，提高了模拟真实感和交 互性。
实时化
随着计算性能的提升，粒子替代技术将实现实时化，能够在游戏或 电影制作过程中实时替换物体。
精细化
未来的粒子替代技术将更加精细化，能够更加准确地模拟和呈现物 体的物理属性和外观效果。
未来可能的应用领域与场景
游戏开发
电影制作
在游戏开发中，粒子替 代技术可用于实现更加 逼真的特效和场景替换。
MAYA各种材质详解
为了让大家更好的掌握MAYA材质，我们今天就比较全面的讲解一下MAYA的各种常用材质，其它的材质，希望大家能做到举一反三，大家认真的学习这个教程，会让你们在以后MAYA材质的制作中事半功倍。
好了，现在正式开始讲解；（一）材质球的使用特性(常用类型)Blinn / Phong / PhongE Lambert / Anisotropic / Shading Map / Surface Shader / L ayered Shader给大家先介绍一下MAYA的材质球，在maya或者是其他三维软件中一般都有以下几种材质：Lambert、Phong、phongE、Blinn、Anisotropic，另外还有LayeredShader、SurfaceShade r、ShadingMaps、UseBackground等几种特殊的材质类型。
２ Lambert：它不包括任何任何镜面属性，对粗糙物体来说，这项属性是非常有用的，它不会反射出周围的环境。
Lambert材质可以是透明的，在光线追踪渲染中发生折射，但是如果没有镜面属性，该类型就不会发生折射。
平坦的磨光效果可以用于砖或混凝土表面。
它多用于不光滑的表面，是一种自然材质，常用来表现自然界的物体材质，如：木头、岩石等。
３Phong：有明显的高光区，适用于湿滑的、表面具有光泽的物体。
如：玻璃、水等.利用cosine Power对blinn材质的高光区域进行调节．４PhongE：它能很好地根据材质的透明度为控制高光区的效果。
如果要创建比较光泽的表面效果.它是Roughness属性，控制高亮节的柔和性，Whiteness属性，控制高亮的密度，以及Hightlight Size属性等。
５Layer shade：它可以将不同的材质节点合成在一起。
每一层都具有其自己的属性，每种材质都可以单独设计，然后连接到分层底纹上。
上层的透明度可以调整或者建立贴图，显示出下层的某个部分。
Maya粒子特效教程,打造一个风沙特效
Maya粒子特效教程，打造一个风沙特效制作思路：首先准备一个沙粒组成的场景，这就用到了一个曲面进行粒子的发射，同时发射器的速度为0，作用是为后面的动画进行前期的准备，对粒子组指定rgbpp,再指定一个particle color通道的贴图，来模拟沙粒的材质，重点就在粒子如何在场景和发射曲面，以及主人公之间进行各种关系的指定。
通过对这个教程的练习，大家一定会有所收获。
制作过程：
01创建一个平面，指定为surface发射器，并设置参数如图所示。
02设置rate动画参数如图所示。
保证有足够的沙粒为后面的动画做准备。
发射器速度为0。
03制作主人公的动画，我用一个球体进行了替代。
04这是球体的动画。
05粒子绑定重力。
06对于绿色的曲面的创建在实际中是对原发射粒子曲面进行复制，然后指定材质后将透明度设为1，保证在视图中不可视，但却有着很重要的作用，就是通过对粒子的碰撞，使粒子即使受到了重力作用，也不至于产生下落，对于发射粒子的曲面，我曾尝试粒子和发射曲面进行碰撞，来防止重力对粒子作用产生下落击穿曲面，但副作用太大，所以才用了这个方法。
07这是粒子的形态节点的基本参数，对于粒子形态中的参数， conserve的调节，大家可以自己去尝试，粒子的寿命一定要设为 live forever.
08这是最终的效果。
过程做的有点简单，没有建模，就用这些个东西代替吧，最终的效果要靠大家自己去好好的调节，我只是提供了一个方法，可别指望我去调节出好的结果，我是方法掌握了，就没再深入研究了。
MAYA流体教程：简单模拟水流体
MAYA流体教程：简单模拟⽔流体这篇教程像的朋友们介绍MAYA流体教程之⽔的模拟⽅法，教程默认粒⼦是没有碰撞效果的，教程制作出来的效果⾮常不错，⽅法很简单，送给初学者，希望⼤家喜欢。
我们先来看下效果。
⾸先在动⼒学模块下执⾏CREATE EMITTER创建粒⼦发射器，⽤默认设置⽤动画播放若⼲帧~⼤概135帧。
要注意的是，⼀定要播放每⼀帧，以达到正确的解算。
详细设置在Maya的右下⾓⾥。
发射出粒⼦后，我们选择粒⼦属性⾯板⾥的TYPE为BLOBBY SURFACE，后⾯的S/W表⽰可以软件渲染。
) 也就是我们的默认渲染器可以渲染的粒⼦形态。
便于观察，我们赋予粒⼦⼀个材质。
进⾏渲染，我们会发现问题，很显然，这个效果不是我们想要的⽔珠，现实⽔珠也没这么圆的。
要解决这个问题有两个关键性的属性。
Radius 半径 控制粒⼦的半径 Threshold 融合 控制粒⼦的融合 (以每2个离⼦的距离进⾏融合的程度的计算) 调节数值如图 因为是动⼒学解算，每个⼈的结果不⼀样，⼤家根据⾃⼰情况来调节。
再次渲染，观看效果，⽔珠更贴近与真实的模拟。
相信⽔晶和玻璃的节点⼤家已经都熟练的不能再熟练了。
为了⽅便新⼿的学习，还是要再提⼀下⽔这类⾼反射折射的材质要点。
颜⾊我们选择⿊⾊，纯⿊。
透明度是⽩。
⾼光范围要⼩，我们给0.058左右。
⾼光亮度要⼤，我们写到1。
反射⾊，我们可以让⽔有⾊偏，所以给了⼀个偏蓝⼀些的⾊调。
反射强度也最⾼，写到1。
最关键的是下⾯的属性，把折射率打开。
折射率1.333~1.666左右都可以，模拟钻⽯的话，开到3.9 折射次数开到最⼤。
⾄于灯光，这⾥不做太多说明。
如果要讨论灯光强度曲线衰减和DROP OFF衰减，估计⼜得长篇⼤论好⼏页，我们暂且这么设置。
布光⽅式为经典的三点光源法则。
渲染出图观看效果后调节不⾜的地⽅。
为了达到更好的效果，我们可以PS处理⼀下。
这样简单的⽔我们已经制作完毕。
Maya材质球及属性详解
Maya材质球及属性详解Maya有关材质渲染的管理基本上可在H ypersh ade中完成。
对于Hyper shade有很多种中文译法，如：超材质编辑器，超级滤光器，超级光影编辑器等。
以下说明以超级滤光器称呼。
首先，在Window-Renderi ng Editors-Hypersh ade（Maya2009相同）中打开超级滤光器的工作面板。
下图为超级滤光器的工作界面：CreateB ar（创建栏）：Maya材质的列表，鼠标左键点击后会同时在分类区和工作区产生新的材质分类区分别存放 Maya的各种元素：Materia ls（材质），Texture s（纹理），Utiliti es（工具），Lights（灯光），Cameras（相机），Shading Groups（光影组），BakeSet s（烘焙组），Project s（工程），Contain erNode s（容器节点）WorkAre a（工作区）：编辑材质节点的区域，直接删除会删除分类区存放的材质，常使用ClearGraph（清除图形）来清理工作区基本操作在贴图绘制教程再作分析，以下是有关Ma ya包含材质的说明：Surface（表面材质）Anisotr opic（各向异性）用于具有微细凹槽的表面的模型，镜面高亮与凹槽的方向接近于垂直的表面。
如：头发，斑点，CD光盘，切割的金属表面。
Blinn（布林）适用于光滑，表面具有高光的物体。
如：金属，人物皮肤Hair Tube Shader（毛发管道材质）表面具有连续的高光，适用于毛发和管道等类似特征的物体。
Lambert（兰伯特/琅伯）不包含任何镜面属性，因此不会反射出周围的环境。
虽然Lambe rt材质可以设为透明，但因为没有镜面属性，因此在光线追踪渲染中是不会产生折射效果的。
三维MAYA(拓展)—特效—粒子替代练习
粒子系统
• 导入鱼文件，file——import
1、选择导入文件类型
2、应用
粒子系统
• 打开window——outlinear窗口
流体曲线 流体粒子 鱼模型线（不用理会） 鱼组（模型和控制线） 鱼模型
鱼动画控制线
粒子系统
• 替代——先选择鱼组，再选中粒子，后执行命令
2
1
3
粒子系统
• • • • • • 播放观察，存在问题：鱼的游动方向 原因：粒子的运动的旋转方向为none 方法： 1、将粒子的运动旋转方向调为velocity（速度） 2、仍然存在方向问题 ——因为鱼组的x轴方向并不指向前方（鱼头方向），粒 子默认的velocity（速度）是指x轴方向 3、需要通过鱼的控制线来调整方向
需要采用通过发射器 生成粒子的方法
上堂课介绍了 两种方法
粒子系统
• • • 新的方法——通过MAYA默认的效果命令 模块：动力学（dynamic） 菜单：特效（effect）
火 烟 烟火
闪电
曲线流体 碎片 曲面流体
粒子系统
• 操作方法：必须先创建一物体，选择该物体，执行命令。
将物体隐藏
粒子系统
粒子系统
• 4、选择particleshape属性栏，找到如下
点击
粒子系统
1 2
3
粒子系统
1
2、找到 刚才添 加的属 性
3、点击右键，选择 create expression
粒子系统
• 添加表达式：
属性
• Flow_erScalar1PP = rand(2);
粒子系统
还可以增加多几个模型做替代 1、复制原来的鱼组，使用Duplicate special ，参数设置如下
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Maya 流体材质用于粒子材质的方法
2.在粒子形态（不是Emitter粒子发射器）上按下鼠标右键，从弹出菜单中选择Assign New Material （指派新材质）> Fluid Shape（流体形态）。
(场景中将出现流体容器，不过在最终渲染时将只对粒子起作用)
*在粒子的光影组节点中，一个流体材质替换了原粒子云材质，连接到了体积材质节点中。
3.增加流体内容至容器中，例如颜色渐变、流体发射器等。
颜色渐变是流体中运算最快的方式，因此以下以颜色渐变设置为例进行说明。
4.关闭了各项属性的动力学方格，开启静态渐变方格后，修改流体形节点下的Shade属性。
?设置Dropoff Shape 为Sphere（球体），可以避免粒子产生硬边。
?降低Quality（质量）数值减少渲染所用的时间，当最后渲染时再提高质量。
5.渲染场景。
6.修改基于年龄的粒子外观（与通常的粒子材质是一样的）：
在Hypershade超材质编辑器中创建一个Particle Sampler粒子采样节点(particleSamplerInfo)，并将单粒子属性(例如normalizedAge)与流体形节点的Shading区块下的属性进行连接。
* Shift+鼠标中键，将particleSamplerInfo（粒子信息采样）节点拖放到fluidShape（流体形态）节点上，ConnectionEditor连接编辑器将会出现；将ConnectionEditor连接编辑器左边框的粒子采样属性，用鼠标中键拖至fluidShape形节点属性编辑面板下的参数上（不是ConnectionEditor连接编辑器的右边框――你也找不到可连的属性）。
particleSamplerInfo（粒子信息采样）节点不同于SamplerInfo节点。
SamplerInfo节点依赖于摄像机的位置信息对物体进行采样，而particleSamplerInfo节点的作用则是通过精确计算空间粒子的各项信息，然后输入其他属性至粒子材质上，仅作用于粒子。
你可以将粒子采样节点与流体形节点的Shading、Lighting、Texture区块下的任意属性进行相连，而其他属性，例如DensityScale或者Viscosity，因为它们没有获取单像素的计算方式，因此与粒子采样节点相连不会起作用。
以下是将粒子信息采样节点的OutColor连接至流体Color不同部分的渲染效果。
根据连接区域的不同，会
产生各种奇特的效果。
当然，常规的做法应该是直接将particleSamplerInfo用中键拖至材质属性编辑面板的参数上，这样Maya会自动进行一个正确的连接。
按此方法，你可以对纹理进行置换，着色，更改透明度等，不过与粒子间连接不同，流体连接粒子是基于
粒子年龄进行改变的。
你可以对每个流体粒子使用内置的自身阴影，只要简单的开启流体形节点下的SelfShadow（自身阴影）即可。
如果你打算让粒子间产生阴影投射，你必须使用光线追踪，并且对粒子形节点的隐藏属性设置一个标记（在脚本输入框中输入并执行）：
setAttr particleShape1.ignoreSelfShadowing 1
这将避免计算粒子的自身阴影－－当对流体启用SelfShadow自身阴影时，Maya已经以一个高效的方法对投影进行计算。
在渲染中活动的Render Stats（渲染状态）区块将是particleShape粒子形节点下的，而不是fluidShape 流体形节点下的。
这是因为粒子用于定义几何体形态，而流体的参数只是作为材质起作用。