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豆芽兵的生存探索

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RealFlow翻译教程——水滴(九)  

2012-01-15 22:26:53|  分类: RealFlow探索 |  标签: |举报 |字号 订阅

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RealFlow翻译教程——水滴(九) - 豆芽兵 - 豆芽兵的天地
 

这梦幻的水滴漂亮不?


先难大家一下,谁知道一滴水有多少个原子呢?

你不知道吧,我可知道呢?整整有约1,670,000,000,000,000,000,000 个

 哈哈,一下子读不出来是多少吧,别数啦一共有19个零,打这么多零好累啊。要问我怎么算出来的,好吧我告诉你:

1.高中老师说过20滴约一毫升,那么一滴水约是0.05ml

2.上面计算,你肯定知道水的密度就是1g/ml,那一滴水质量就为0.05g喽,

3.接下来我们必须要知道的是一个水分子有多重含有多少原子我们知道水分子的化学式H2O, 意思是说有两个氢原子跟一个氧原子所构成的.初中化学课本里可以算出来水的分子量是18, 意思是说每摩尔(mol)的水分子重18因此我们得到:

4. 一滴水中所含的原子数量= 0.05/18 x 6 x 10^23= 1.67 x 10^21

不过这个数字实在是太大了我们很难想像什麽是"1021次方个"这种数量.

打个比方或许会让这个答案有趣一点如果把我们所熟悉的太阳当成这滴水里面的一个原子我们知道在我们所居住的银河系里面大约有1010次方个星球因此这滴水中的原子的数量就像有1011个银河系中的星球数量不过这个结果似乎还是很难理解的.. 

那下面就来说说文艺点的,禅语说一花一世界。一滴水当然也能一世界了,谁不承认就想想上面。叶延滨就写过篇叫《一滴水》的哲理散文,大概内容就是作者以拟人化的手法将一滴水在诗人、散文家、哲学家那里寻找自我的经历并最终成佛的故事。哈哈,没成佛,是我瞎编的。

英国的拉加托斯也写过个同名的散文诗,什么瀑布,洗澡水,圣水,眼泪等各种意像,最后这勇敢的一滴水成了宇宙的缩影。

再回到科学上来,设想一下,将一滴水滴在纳米薄膜上会发生什么?美国科学家的一项最新研究表明,很小的水滴置于纳米薄膜上时,毛细张力的作用会导致薄膜上产生星暴状的褶皱。如下图

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这是什么玩意,我也不知道就是放在这吓吓你。


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再看这图,你看到什么了,啊,美女的睫毛很美?

我呸,我想说的实际是


“最后一滴水就是你的眼泪啊”


插播条公益广告:珍惜水资源,人人有责


楼道大妈强烈要求再插播个广告:不得随地大小便,违者没收工具

,,,,

,,,,

,,,,

。。。。。。。。。。。。。。。。。广告回来是正文了,客官醒醒,正式开讲了。。。。。。。。。。。。。。




注意:这种方法只适合做一滴水的特写。做连续滴水的效果,这个方法不好。


     建议默认模拟多一些帧,比如 1000。不然有人以为方法有问题,只能产生一帧呢


感谢花非花,小朋友给我指出了表达不清晰的地方。已经修改(2012.7.13)



水滴

几年前,Next Limit公司发布了一个利用动画辅助器创建水滴的教程。不幸的是,这个方法不能应用在RealFlow 4之后的版本。所以是时间找一个新方法了。这里所做的效果主要用于制作剧照或特写,因为这个水滴在与别的物体相撞时,不能产生溅起的水花。

这个水滴教程,能制作出经典的水滴形状,适合 RealFlow 5和更高版本使用的模拟方法。用这个提出的方案,完全可以自定义水滴形态和长度,只要你做一点点修改就行。在下面正文你将获得完整描述,到底怎样得到这个效果。这个讨论是完全免费,可以立即在网站下载,但请明白,我们不支持免费的教程。(译者注:所有这个系列我称为教程的东西原作者都叫做研讨,不是真正意义上的教程。但我为了翻译方便就都说成是教程了,请注意区分

--------------------------------------------这下面才是真正的正文内容--------------------------------------------

概述

模拟流体滴落有许多不同形式。最典型的是,滴水的水龙头。

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1.滴水的水龙头形成水滴

主要问题是怎么创建和控制水滴的形成和动态。流体能形成水滴,有两个重要参数:viscosity(粘度)和surface tension(表面张力)。增加粘度好像是最容易的方法,缓缓形成液滴,并有很长的拖尾,慢慢从流体分离。但使用粘度有一个很不利的一面,因为它直接改变流体类型。众所周知,例如很高粘度的蜂蜜,柏油和糖浆。这些物质一点也不像水,所以另一个想法是改变表面张力。

表面张力,可看成是流体的“皮肤”,是水分子之间的力。一些很轻的昆虫能利用这个力在水面行走,如下图。现实中,表面张力是水形成液滴的原因,所以改变这个参数,最可能达到这个案例要的效果。

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水面行走的狼蛛


RealFlow提供了两种方法改变和调节表面张力。第一个方法是用同名的辅助器(Surface_Tension),另一个方法是流体本身的表面张力参数。尽管辅助器能达到更稳定的结果,但我们在这里就用自带的表面张力参数。

场景设置

在我们开始改变参数之前,场景设置是必要的。粒子发射源就是简单的sphere发射器。我们需要一个力改变默认发射效果。首先当然是重力(gravity),就用默认值 9.8 。为避免粒子运动的太快,并流体足够的时间形成液滴,然后我们要加一个Drag辅助器。这个辅助器用来减慢粒子和流体是最好的方法。稍后会解释这辅助器的设置和个别参数。

我们最后一个用到的力是一个引力场(attractor daemon)。这个辅助器作用是,能让液滴在一个特定的点生成水滴。第二步,给引力场key上帧(后面会具体介绍怎么给这个场具体什么值做动画)。是为了通过引力大小的变化来创建液滴。不像重力场值一直保持不变。

流体设置

第一步是设定流体的参数。这个案例,粒子像纯净的水。用sphere发射器完全适合,因为它已经接近水滴形态。我们用默认缩放。最重要的参数是“Resolution”,因为这非常影响模拟时间和流体本身动态。所以使用用固定值是一个好主意,所有的测试和最终调节都用同一个值。

下一个参数是“Int Pressure”这个设置会使流体膨胀,也就是内压,这个场景我们用很小的值,保证粒子稳定,稠密。

最后是“Surface tension:我们想创建典型的水滴形状,因此这值在515之间是没问题的。用更高的“Viscosity”或“Surface Tension”值,一些粒子速度可能变得很强。如果你看到这个现像,“MIN  substeps”要增加。适合的设置在510之间就足够了,但如果你仍然看到不稳定的粒子,就继续增加“MIN substeps”。

这是流体发射器Sphere的节点参数设置

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调节Attractor 辅助器

调节这个场是这个案例最难的地方,但最终效果也是在这调出来的,你需要多做一些测试。第一个问题是,怎么让attractor辅助器开始起作用。我们的想法是逐步释放流体,粒子成脉动式(频闪式)下降。然后这些粒子会被重力场影响。(译者注:简单说来就是一点一点的释放粒子,像挤眼药水一样,一捏一放的意思

要达到这种动态就要给引力场大小做动画,引力控制在两个特定的区域(译者注:也就是圈内圈外,圈内有引力,圈外没有,看到这有点晕不要紧。跟着往下做,自己操作一下就明白了):

1.粒子被吸引到引力场中心

2.该区域的吸引力较弱,重力要能够拉出一些粒子。Drag辅助器和“Surface Tension”参数帮助形成水滴

要实现上面的目标,辅助器必须有界限。幸好,有这个功能。通过“bounded”设置。注意要先把“Attractor type”设置成“Spherical”(默认就是,不用改)。Attenuated,设置成Yes,Internal force等参数才能激活。有引力区域,在“internal内部””.Internal radius决定强度有多大范围 ,External radius 决定引力衰减范围,在这个外面就完全没有引力的。

下图是我自己做的Attractor场参数

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引力场示意

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黄色虚线:Internal radius

红色虚线:External radius

紫色箭头:引力衰减大小,(Attenuated设置为Yes,上面那些值才会激活)

蓝色大圈外面完全没有引力作用,所以流体超出这个范围就会受重力落下,不然流

体一直在这个引力场内来来回回的运动,很像Maya中的牛顿场(Newton field)

注意这个是平面图,实际这个场是球形的啊

在这个例子,我们有一个相当强大“Internal force”动画曲线,类似于垂直拉伸的函数。调节这个力需要一些时间,多做做测试。不要让这个力太小了。在最终模拟时,这个值在4592之间。曲线密度决定了水滴频率。(译者注:根据我试验,这个力最终决定水滴形态,力大一点水滴就胖很多,间距小,水滴就会小一点。力太小的话粒子就全跑了,跟鼻涕一样)

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2:“Internal force”曲线 Bezier类型关键帧

Internal radius”值大小根据sphere发射器半径来确定。推荐设置成一样的。“External force”值保持 1.0。“External radius”也是需要做动画的值。出这个区域代表粒子可以正常落下,这里是形成水滴的区域。

External radius” 指定引力区域大小。:要想形成水滴,引力场收缩半径放开粒子。因此这个参数要调节。这个区域大小也代表了水滴拖尾长度。找到合适的值,得多做一些测试。它很重要,这个参数也很敏感,要改变很小的值,0.050.1之间。在当前例子,这个值在1.801.55之间,但增加不是线性的。这是下面创建的另一个Bezier类型曲线:

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最终设置

最后“Attenuated(衰减)要设置成"Yes"。在这个模式设置渐变随着距离中心距离增长力逐渐衰退。(译者注:这个不知道原作者怎么安排的,如果不开,上面那些曲线根本不好设置的,你做时还是一开始就打开吧

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3,不同的水滴

最后一个任务是创建一些阻力补偿强大的吸引力,因为没有这种阻力,粒子会“爆炸”。调节“Drag strength”一会就能找出合适的值,这里用2.0左右值。现在我们看到的液滴,就是想要的形状。为了成功达到更像滴落水滴形状,你可以加一个Surface Tension 辅助器。

这个辅助器效果比在粒子参数上设置要明显。当Balanced设置是激活的,结果会更光滑。

这个方法主要用于剧照或慢镜头效果。由于Drag辅助器很高的阻力,粒子变得有很强加速度,当他们碰撞到另的物体几乎不能产生任何溅起的水花。

一句话总结: 要做一滴水,表面张力先理解  

 球形发射(sphere)做源泉,

              最关键呀,还是引力场(Attractor,

              不要忘记开衰减(Attenuated

              key内圈,key外圈

              重力拖出水滴来

              乌龟(Drag),张力(Surface Tension)不客气

              一定都要加上去

              最后解算要耐心,水滴自然就出来

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