三維動畫藝術(shù)與特效 教學(xué)PPT課件,三維動畫藝術(shù)與特效,教學(xué)PPT課件,三維動畫,藝術(shù),特效,教學(xué),PPT,課件 模塊四：剛體/柔體動力學(xué)掌握剛體的分類和概念，熟悉剛體基本屬性參數(shù)以及創(chuàng)建剛體破碎的基本條件，學(xué)會剛體插件Pulldownit的應(yīng)用操作方法。本章重點創(chuàng)建剛體/柔體碰撞的基本流程。掌握剛體破碎的基本條件。只用插件Pulldownit創(chuàng)建剛體特效。階段教學(xué)目標(biāo)模塊四：剛體/柔體動力學(xué)CONTENTS目錄案例一：擊碎玻璃1案例二：地裂特效2案例一：擊碎玻璃1l一、制作思路l二、制作過程問題1：如何創(chuàng)建破碎的玻璃？問題2：怎樣創(chuàng)建主動/被動剛體？問題3：怎樣讓破碎真實？問題4：效果的初始狀態(tài)設(shè)置？l一、制作思路我們在這個案例中用結(jié)合Pulldownit插件來學(xué)習(xí)Maya剛體特效，整個過程是鐵球擊碎玻璃的效果，如圖4-1所示。l圖4-1案例一：擊碎玻璃圖4-1 二、制作過程 2.創(chuàng)建主動創(chuàng)建主動/被動剛體被動剛體3.讓破碎效果真實讓破碎效果真實1.創(chuàng)建模型創(chuàng)建模型4.還原玻璃的初始狀態(tài)還原玻璃的初始狀態(tài)案例一：擊碎玻璃（1）圖4-21.創(chuàng)建模型（2）玻璃碎開案例一：擊碎玻璃（1）首先我們要在場景中創(chuàng)建如下圖幾個模型：一個鐵球、玻璃框、玻璃和地面，如圖4-2。1.創(chuàng)建模型如之前的案例，鐵球是使用正方體Smooth（平滑）兩次得到的，這樣可以使球體表面布線非常均勻。lTips案例一：擊碎玻璃圖4-2 創(chuàng)建場景模型（2）玻璃碎開。當(dāng)你正確安裝了Pulldownit插件之后，在Maya菜單條Custom（自定義）旁邊會有一個Pulldownit的屬性欄，如圖4-3，點擊它之后即看到常用工具圖標(biāo)。1.創(chuàng)建模型通常從來沒有接觸過剛體特效的同學(xué)會以為創(chuàng)建破碎是像自然界中發(fā)生的一樣，球撞擊玻璃然后玻璃碎裂。但是特效只是模擬自然現(xiàn)象，在數(shù)字藝術(shù)里面創(chuàng)造破碎效果我們先要給玻璃預(yù)設(shè)置破碎的痕跡，即玻璃本身是碎的，只是我們在球撞擊之前隱藏了破碎的裂痕，等到球撞擊過去的時候，玻璃自然碎裂。lTips案例一：擊碎玻璃圖4-3 Pulldownit 菜單選擇玻璃，點擊Pulldownit（下面簡稱pdi）菜單欄里面的 破碎圖標(biāo)，在彈出如圖4-4窗口，我們將破碎方式設(shè)為Radial（放射狀破碎），將Num Shards（碎片數(shù)量）設(shè)置為100，Num Rings（破碎環(huán)數(shù)）設(shè)為3，Noise（噪波值）設(shè)為2.5，選擇Hide（隱藏原始物體），點擊下面的Shatter It（破碎）。1.創(chuàng)建模型如果讀者創(chuàng)建的破碎面是一個平面，破碎效果會出現(xiàn)錯誤提示（cannot be shattered，It is too little）這個時候你需要給你的玻璃增加一些厚度。lTips案例一：擊碎玻璃圖4-4 破碎參數(shù)設(shè)置得到結(jié)果如圖4-5。我們可以在這個基礎(chǔ)上選擇中間的一些面使用Uniform（平均破碎）的方式再做一次破碎效果，Num Shards設(shè)為5，選擇Remove（刪除原物體）,效果如圖4-6。1.創(chuàng)建模型案例一：擊碎玻璃圖4-5 放射破碎圖4-6 平均破碎分組2.創(chuàng)建主動/被動剛體創(chuàng)建主動/被動剛體案例一：擊碎玻璃Maya里面有兩種剛體類型，分別是Dynamic主動剛體和Static被動剛體。按照字面意思理解，主動剛體會受到動力學(xué)作用例如重力、碰撞等作用，而被動剛體像地面、墻面等被動地發(fā)生碰撞。需要進(jìn)一步理解的是剛體動力學(xué)力場和碰撞創(chuàng)建的。分組我 們 將 圖 4-6中 通 過 平 均 破 碎 得 到 的 中 間 碎 塊 打 成 組Group1（Ctrl+G），將其余剩下的碎塊打成組Group2。創(chuàng)建主動/被動剛體選擇Group1，點擊 創(chuàng)建剛體圖標(biāo)（Create Rigid Body），如圖4-7。我們 將Type類型設(shè)為Static（被動剛體），勾選下面的activate at first hit（在碰撞發(fā)生時激活），這樣Group1的碎片和球體在沒有發(fā)生碰撞之前都為靜止?fàn)顟B(tài)，不受任何力場作用，而發(fā)生碰撞之后就被激活為主動剛體，一旦成為主動剛體，即會受到力場重力影響往下掉，這就模擬了自然界中發(fā)生的碰撞現(xiàn)象。2.創(chuàng)建主動/被動剛體案例一：擊碎玻璃同樣的方法選擇Group2碎片，玻璃框以及地面，依然點擊Create Rigid Body圖標(biāo)，這次類型依然為Static被動剛體，不勾選下面的激活選項。這樣這些物體就成為了被動剛體。我們需要注意在場景中真正需要關(guān)注的主動剛體是鐵球，最后的效果是小球撞擊玻璃之后受到重力影響掉落下來，玻璃碎片一地。所以選擇鐵球，再次點擊Create Rigid Body圖標(biāo)，這次類型需要選擇Dynamic（主動剛體）。如圖4-8，我們可以清晰地看到在Pulldownit插件中創(chuàng)建的主動/被動剛體自然的用顏色區(qū)分開，被動的是藍(lán)色，主動為綠色。2.創(chuàng)建主動/被動剛體案例一：擊碎玻璃圖4-8 創(chuàng)建主動/被動剛體注意場景中小球的位置，為了得到最好的碰撞條件，我們需要將小球放置在和玻璃碎片中心水平剛度一致的地方。lTips（1）用場的作用控制剛體3.讓破碎效果真實創(chuàng)建主動/被動剛體案例一：擊碎玻璃（1）用場的作用控制剛體。在pdi中默認(rèn)的情況是主動剛體都會pdi自帶的重力作用，但是由于小球和玻璃的質(zhì)量、材質(zhì)都不同，所以我們要賦予它們不同的重力影響。同時還要給小球在X軸（橫向）方向的一個初始速度，以達(dá)到理想效果。為鐵球創(chuàng)建重力場在不選擇任何物體的情況下，點擊Fields（場）Gravity（重力場）兩次，創(chuàng)建兩個重力場。選擇小球，點擊pdi菜單欄下面的 Set Pdi Dynamic Properties圖標(biāo)（設(shè)置Pdi動力學(xué)屬性），如圖4-9。首先勾選affects Force Fields（受力場影響），我們將鐵球的Mass（重量）設(shè)為699，彈性設(shè)為0.3，摩擦力設(shè)為0.7，X軸方向上Initial Velocity（初始速度）設(shè)為100，Initial Spin（初始旋轉(zhuǎn)）為20。3.讓破碎效果真實案例一：擊碎玻璃設(shè)置好基本參數(shù)后點擊下面的Include/Exclude（包含/排除）按鈕，彈出對話框如圖4-10。選擇gravityField2移到Exclude欄中區(qū)，點擊Accept（接受）這樣鐵球就只受到重力場1的影響了。賦予碎片力場選擇Group1，我們希望得到的效果是被鐵球撞擊后它也受到重力場作用落下。所以我們也點擊 設(shè)置Pdi動力學(xué)屬性按鈕，將gravityField2移到Include欄中去。3.讓破碎效果真實案例一：擊碎玻璃圖4-10 Pdi 包含/排除力場讀者在制作這個步驟的時候也許會發(fā)生小球還未碰及玻璃之前已經(jīng)落下的情況。如果這樣，第一可以調(diào)整小球的初始 速 度 值，也 可 以 施 加 在 小 球 上 的 重 力 Gravity1的Magnitude（強(qiáng)度）值。lTips（2）Pdi 烘焙模擬。點擊 Bake Pdi Simulation圖標(biāo)（烘焙模擬），彈出如下對話框如圖4-11。點擊Bake Pdi Simulation（烘焙PDI解算），這是對場景中所有主動剛體進(jìn)行烘焙運算，再點擊Delete All Pdi Keys（刪除所有Pdi關(guān)鍵幀），這么做的目的是把場景中所有創(chuàng)建的Pdi物體都轉(zhuǎn)變?yōu)镸aya的基本物體（Object）。3.讓破碎效果真實案例一：擊碎玻璃圖4-11 Pdi 烘焙模擬參數(shù)面板（1）復(fù)原初始狀態(tài)4.還原玻璃的初始狀態(tài)（2）渲染輸出案例一：擊碎玻璃（1）復(fù)原初始狀態(tài)。做1個簡單的測試，會發(fā)現(xiàn)玻璃在第1幀的情況下已經(jīng)破碎。大家是否還記得我們在創(chuàng)建第一次玻璃破碎的時候使用隱藏原始物體，這時候就是利用原始物體的時候了。大致思路是在鐵球觸及玻璃之前將原始玻璃的Visibility的屬性設(shè)為On（顯示），在下一幀設(shè)為Off（隱藏）；同時選擇Group1與Group2，在上述兩個時間點進(jìn)行相反的設(shè)置。也就是說如果原始未破碎的玻璃在第13幀設(shè)為顯示，Group1與Group2在第13幀就設(shè)為隱藏。（2）渲染輸出。我們將場景中的物體賦予簡單的材質(zhì)，渲染可得到最終的結(jié)果，如圖4-12。4.還原玻璃的初始狀態(tài)案例一：擊碎玻璃圖4-12 最終渲染輸出案例二：地裂特效2l一、制作思路l二、制作過程問題1：如何沿著路徑做地面破碎的效果？問題2：怎樣讓地面起伏？問題3：怎樣把地面起伏與地面破碎的效果結(jié)合？問題4：怎樣讓破碎真實？l一、制作思路有些讀者也許是第一次接觸剛體特效，也是初次使用Pulldownit剛體插件，在第一個案例中我相信通過跟隨練習(xí)很容易理解剛體碰撞是比較簡單的，Pdi插件可以說是制作剛體特效非常杰出的工具。我們將在地裂的案例中更加深化剛體特效的制作。這一章我們繼續(xù)使用Pulldownit插件制作地面裂開的效果，如圖4-13。l圖4-13案例二：地裂特效圖4-13 地裂效果二、制作過程2.創(chuàng)建地面動態(tài)創(chuàng)建地面動態(tài)3.碰撞面與地面發(fā)生碰撞碰撞面與地面發(fā)生碰撞 1.地面沿著路徑破碎地面沿著路徑破碎4.調(diào)節(jié)參數(shù)以符合真實地裂模擬調(diào)節(jié)參數(shù)以符合真實地裂模擬案例二：地裂特效（1）創(chuàng)建模型1.地面沿著路徑破碎（2）地面破碎案例二：地裂特效（1）創(chuàng)建模型。首先創(chuàng)建如圖4-14幾何體，分別是一條Curve曲線，有厚度的地面以及用來和地面產(chǎn)生碰撞的平面（這里我們稱為碰撞面）。創(chuàng)建完成后將碰撞面執(zhí)行Modify（修改）Freeze Transformations（凍 結(jié) 變 換），然 后 執(zhí) 行 Delete History（清除歷史）命令，刪除幾何體上所有的歷史信息。1.地面沿著路徑破碎案例二：地裂特效圖4-14 創(chuàng)建基本幾何體將曲線放在地面的中間位置，用來控制地面的破碎形態(tài)以及未來的破碎走向。lTips（2）地面破碎。在上一個案例中我們已經(jīng)解釋過在三維軟件中創(chuàng)建破碎案例并不是如自然情況下那樣物體碰撞之后就會裂開，所以同理，在這個案例中我們?nèi)匀恍枰葎?chuàng)建地面破碎的樣子。選擇地面，點擊 Pdi破碎工具，彈出對話框，修改參數(shù)屬性如圖4-15。這里我們將Num Shards（破碎數(shù)量）設(shè)為230，Shatter Style（破碎類型）設(shè)為Path Based（基于路徑），Width（寬度）設(shè)為0.4。因為破碎類型是基于路徑的，所以面板內(nèi)會出現(xiàn)Select Path（選擇路徑）按鈕，我們點擊場景中的Curve曲線，然后按下選擇路徑按鈕，面板中會出現(xiàn)Path：curveShape1，這樣破碎的地面就會基于這條路徑去創(chuàng)建破碎。勾選Cut Material（切面材質(zhì)）下面的apply（應(yīng)用），這樣地面破碎之后切面會產(chǎn)生新的材質(zhì)。這里需要提醒讀者創(chuàng)建任何破碎之前都要先檢查破碎的物體UV是否有展開，是否賦予其新的材質(zhì)，勾選應(yīng)用切面材質(zhì)。1.地面沿著路徑破碎案例二：地裂特效圖4-15 破碎參數(shù)屬性設(shè)置下面我們點擊Shatter It！得到結(jié)果如圖4-16。1.地面沿著路徑破碎案例二：地裂特效圖4-16 地面破碎效果為碰撞面做變形動畫。地裂的發(fā)生是沿著曲線發(fā)生的，我們選擇碰撞面執(zhí)行Animation（動畫模塊）Create Deformers（創(chuàng)建變形器）Sculpt Deformer（雕刻變形器），我們可以看到在場景中出現(xiàn)了一個變形球。我們的目的就是通過它在碰撞面上的移動與地面發(fā)生碰撞從而產(chǎn)生起伏，繼而破碎開裂。在大綱視圖中我們會看到產(chǎn)生了兩個物體，如圖4-17。我們選擇它們，Ctrl+g進(jìn)行打組，對新的組命名為Sculpt，然后執(zhí)行Modify（修改）Center Pivot（居中樞軸），將中心點重置。2.創(chuàng)建地面動態(tài)案例二：地裂特效圖4-17 創(chuàng)建雕刻變形器在組Sculpt的屬性面板中，將其在XYZ軸方向上的Scale（縮放）值設(shè)為4.5。讓球體尺寸變大，將Curve曲線移至碰撞面下，時間軸改為50幀的長度。選擇Sculpt加選Curve曲線，執(zhí)行 Animation（動 畫 模 塊）Animate（動 畫）Motion Paths（運動路徑）Attach to Motion Paths（連接到運動路徑），如圖4-18。2.創(chuàng)建地面動態(tài)案例二：地裂特效圖4-18 變形球沿路徑創(chuàng)建地面起伏烘焙模擬：選擇碰撞面，執(zhí)行Edit（編輯）Keys（關(guān)鍵幀）Bake Simulation（烘焙模擬），烘焙的效果可以節(jié)省每一次計算特效的時間，注意這里需要修改烘焙模擬的參數(shù)，如圖4-19。勾選Control Points（控制點）,這樣碰撞面的控制點也被烘焙稱為關(guān)鍵幀了。2.創(chuàng)建地面動態(tài)案例二：地裂特效圖4-19 烘焙模擬參數(shù)設(shè)置（1）創(chuàng)建主動/被動剛體3.碰撞面與地面發(fā)生碰撞（2）創(chuàng)建場來控制剛體案例二：地裂特效我們看到碰撞面在變形球的作用下沿著路徑產(chǎn)生了起伏效果。下面我們就要讓碰撞面同地面產(chǎn)生碰撞。（1）創(chuàng)建主動/被動剛體。選擇地面中間部分的破碎碎塊，如圖4-20。進(jìn)行打組重命名為Dynamic（主動剛體），圖中綠色這部分會成為主動剛體。在選擇其他碎塊，打組重命名為Static（被動剛體），圖中白色部分成為被動剛體。3.碰撞面與地面發(fā)生碰撞案例二：地裂特效圖4-20 創(chuàng)建主動/被動剛體選擇主動剛體點擊（Create Pdi Body）圖標(biāo)，彈出菜單設(shè)置Type剛體類型為Dynamic，Bounding Volume（臨界值）選擇Mesh（網(wǎng)格），這樣做的目的是為了更精確計算碰撞模擬。選擇被動剛體，點擊Create Pdi Body圖標(biāo)，Type剛體類型為Static。選擇碰撞面，點擊Create Pdi Body圖標(biāo)，Type剛體類型為Dynamic，Bounding Volume設(shè)置為Mesh網(wǎng)格，在下面的選項中勾選Animated（可動畫的）,這樣做物體會根據(jù)碰撞面的動畫產(chǎn)生碰撞。我們播放時間滑塊，可以看到如圖4-21的問題，當(dāng)碰撞面還沒有撞擊到地面，地面就已經(jīng)受重力作用往下掉了。3.碰撞面與地面發(fā)生碰撞案例二：地裂特效圖4-21 地面受重力作用下落（2）創(chuàng)建場來控制剛體。掉落的原因是在使用Pulldownit插件創(chuàng)建剛體時，插件內(nèi)部自動帶有重力作用，所以我們先要關(guān)掉其自身的重力場。點擊 （Pdi Solver Option）Pdi解算器選項圖標(biāo)，彈出對話框如圖4-22所示，勾選Gravity（重力場）卷展欄下面的disable（不使用），對于Quality（質(zhì)量）改為High（高級別）。3.碰撞面與地面發(fā)生碰撞案例二：地裂特效圖4-22 Pdi 解算器選項參數(shù)設(shè)置創(chuàng)建場在不選擇任何物體的情況下創(chuàng)建一個Gravity（重力場），一個Turbulence（擾亂場），目的是讓地面碎塊的運動變化更復(fù)雜一些。打開擾亂場的屬性面板，調(diào)節(jié)參數(shù)如圖4-23。3.碰撞面與地面發(fā)生碰撞案例二：地裂特效圖4-23 擾亂場參數(shù)設(shè)置在擾亂場的Magnitude（強(qiáng)度）值設(shè)為300，F(xiàn)requency（頻率）值設(shè)為100，Volume Control Attributes（體積控制特性）下的Volume Shape（體積形狀）設(shè)為Cube（正方體），并且在Maya視圖中調(diào)節(jié)擾亂場的大小，讓其可以影響到中間的主動剛體碎塊，如圖4-24。3.碰撞面與地面發(fā)生碰撞案例二：地裂特效圖4-24 擾亂場尺寸設(shè)置（1）調(diào)節(jié)場的參數(shù)以符合真實地裂模擬4.調(diào)節(jié)參數(shù)以符合真實地裂模擬（2）烘焙模擬案例二：地裂特效（1）調(diào)節(jié)場的參數(shù)以符合真實地裂模擬。選 擇 擾 亂 場 加 選 曲 線,執(zhí) 行 Animation（動 畫 模 塊）Animate（動畫）Motion Paths 運動路徑）Attach to Motion Paths（連接到運動路徑）,讓擾亂場也沿著曲線運動影響地面的碎裂。選擇重力場，將其Magnitude（強(qiáng)度）值設(shè)為60，體積形狀也設(shè)置為Cube（正方體），如圖4-25。4.調(diào)節(jié)參數(shù)以符合真實地裂模擬案例二：地裂特效圖4-25 重力場參數(shù)設(shè)置對重力場縮放屬性K幀。我們現(xiàn)在要解決的問題是一旦賦予物體力場，力場是貫穿整個動畫的。我們想要達(dá)到的效果是地面的碎塊在與碰撞面碰撞的時候才開始受到重力場作用，然后衍生至整個動畫效果完成。所以我們要給重力場的縮放值進(jìn)行K幀，如圖4-26所示，分別是第1幀與第50幀。4.調(diào)節(jié)參數(shù)以符合真實地裂模擬案例二：地裂特效圖4-26 重力場縮放屬性K 幀對這樣重力場會跟著擾亂場和碰撞地面的起伏動畫影響地面的碎塊。選擇Dynamic組件，點擊 （Set Pdi Dynamic Properties）設(shè)置Pdi動力學(xué)屬性圖標(biāo)，如圖4-27、圖4-28。因為我們已經(jīng)設(shè)置了力場作用，所以動力學(xué)屬性的設(shè)置我們只需要選擇默認(rèn)情況，點擊Accept（接受），這樣主動剛體就收到了重力和擾亂場的作用。4.調(diào)節(jié)參數(shù)以符合真實地裂模擬案例二：地裂特效圖4-27 Pdi 動力學(xué)屬性參數(shù)設(shè)置圖4-28 Pdi 力場設(shè)置（2）烘焙模擬。點擊烘焙圖標(biāo)，把場景中所有的Pdi剛體烘焙動畫，點擊 Clean Pdi Data（清除Pdi數(shù)據(jù)），刪除所有Pdi節(jié)點優(yōu)化場景。這樣我們就得到了最終的地面裂開效果，如圖4-29。為了得到更真實的效果，我們可以利用已經(jīng)學(xué)過的流體系統(tǒng)創(chuàng)建一些灰塵，用粒子系統(tǒng)再創(chuàng)建小碎塊，這個需要大家自己去思考完善效果。4.調(diào)節(jié)參數(shù)以符合真實地裂模擬案例二：地裂特效圖4-29 烘焙模擬設(shè)置本章思路小結(jié)剛體無法通過常規(guī)的關(guān)鍵幀設(shè)置來設(shè)置動力學(xué)動畫，需要借助Maya中的力場、約束、碰撞等作用來完成剛體的運動。剛體碰撞總的來說是比較簡單的，但是難以絕對完美的效果，我們在制作過程中要活用碰撞層，配合動畫關(guān)鍵幀的烘焙進(jìn)行效果調(diào)整。熟練掌握插件Pulldownit的應(yīng)用流程。本章難點總結(jié)利用nCloth系統(tǒng)創(chuàng)建風(fēng)吹窗簾的效果，如圖3-73。模擬窗簾自然下垂的狀態(tài)以及窗簾的動態(tài)效果。注意窗簾和窗戶及墻面之間的穿插。1.三維動畫藝術(shù)與特效課后實訓(xùn)作業(yè)THANK YOU謝謝觀看