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豆芽兵的生存探索

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RealFlow翻译教程——海洋波浪(八)  

2012-01-03 00:11:18|  分类: RealFlow探索 |  标签: |举报 |字号 订阅

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RealFlow翻译教程——海洋波浪(八) - 豆芽兵 - 豆芽兵的天地
 

   波波是出生在海里的,他不是鱼,也不是海藻,更不是贝壳。她是个小波浪,她是小女生哦。她的样子不固定,一会温柔平静的像小绵羊,一会疯狂怒吼的像大老虎。虽然她会变成不同的样子,可她还是叫波波。

   我们知道波波虽然没有脚,但她可厉害了,能到很远很远的地方,甚至还能从南极到北极呢。波波其实不喜欢自己凶的像大老虎,这样看起来一点不淑女,是没人喜欢的。波波很喜欢天上的云弟弟,因为云弟弟经常在天上变成各种好玩的样子,有一回云弟弟,还把自己变成狼外婆,然后把帽子当鞋子穿,走路一扭一扭的,可好玩了。波波总会被云弟弟滑稽的样子逗的咯咯笑。不过波波还是最喜欢云弟弟变成小雨点下来看她,一滴一滴落在波波的身上,然后波波就会变出一圈圈好看的波纹。小雨点落在波波身上时,是会奏出好听的曲子的,波波还能根据曲子的节奏听出云弟弟今天有没有不高兴,有时候还会听出明天云弟弟要讲什么故事呢。这个小秘密波波一直没告诉过云弟弟。

  波波有个愿望,就是能飞到天上去亲亲云弟弟。但一直没能实现。

 (有人能帮助我们可爱的波波吗?看了下面教程说不定你能哦)

波峰浪花

这种典型的浪花形成需要适当天气和环境条件。汹涌的或细碎的波浪,在暴风雨时很常见,海岸附近也有。汹涌或细碎可看成是波浪的缩放,造成的差异。本质上是一样的。

特别是RealFlow 4用户会在这一课获益,因为默认模拟波浪。用 RealFlow5RealFlow2012有点不同,这些版本支持称为“Tessendorff 波的统计频谱波浪statistical spectrum wave的模拟。这高度逼真的模型提供了一个函数来创建和调整波浪与或多或少尖锐的波峰。这些频率波(spectrum wave)会使结果更逼真,想快速完成波浪制作用这方法不错

另一种方法是在自由Python脚本帮助下从其它资源导入置换贴图,但这个方法有两个很不好的缺点:

1.你需要外部资源来创建波浪的外形(capable)

2.在大部分情况下RealFlow插入波浪,会再一次导致成波浪尖端是圆形

示例视频是尖锐的波浪和其它形态的组合。请注意,运动和大小都有一点夸张,是为了加强可视性。

RealFlow翻译教程——海洋波浪(八) - 豆芽兵 - 豆芽兵的天地
RealFlow翻译教程——海洋波浪(八) - 豆芽兵 - 豆芽兵的天地

---------------------------------上面是网页上简介,下面是正文------------------------------

RealWave (真实波浪面)

RealWave 的曲面三角网格是可自定义的多边形。这种面可以变形和置换,用各种预定义的修饰美化modifier)。Next Limit 公司 在RealFlow5增加了被称作 频率波(statistical spectrum wave)修饰美化波峰的模拟。

这种波浪类型高度逼真,非常有用。本次教程方法很容易,快速和方便创建波峰浪花不用那些修饰美化modifier 附加的效果)。因此这个教程也适用于RealFlow4.

波峰浪花的本质

波峰浪花可以在一些特别的天气条件下看到——暴风雨。不同于波浪。只要一点点风,海洋表面就会出现波纹很小的波峰。另外,这些波浪有非常高的频率。这意味着两峰之间的距离非常小。

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在暴风雨期间,我们可以看到整个外观上的变化,但实际上我们只看到在大小上的改变。波浪变得更高,波长增加。一定高度的波浪甚至破碎。所有这些波有一个共同点:顶部的浪是尖锐的,底部是平整的。另一个影响波浪外形的因素是海洋的深度。理论上,波浪高度可达到海洋深度,但现实中波浪只有几米高。在风和浪潮的驱使下,浪花一波波的生成。在浪峰顶部和波浪低谷处经常能看到白色泡沫。

计算机产生波浪

用计算机有很多方法产生波浪,们在质量和模拟时间上有很大不同。在游戏里,当然是性能重要,因为计算和交互都是实时显示的。因此这些波浪不能模拟太高的细节。

对于大多数商业3D应用,是有专门波浪生成器的,这些工具优秀的品质,模拟时间也适中。Jerry Tessendorf 的研究,是经典的生成高真实度波浪的方法。Tessendorf 用统计方法开发了基本思路,被用到很多软件和插件中。RealFlow的 (cresting wave modifier)也是基于Tessendorf的研究。

(译者注:Jerry Tessendorf  某图形学专家,发表过很有影响力的论文 《Simulating Ocean Water》,google一下就能找到原文,值得深入学习)

RealFlow中另一种方法是增加cresting wave到 RealWave mesh:使用Python 脚本操作。用这个方法能载入图片序列转换贴图,输出像素颜色值,改变mesh.这个方法主要问题是,需要在其它软件创建转换贴图(displacement map)。

这些转换背后的理念是,RealFlow能混合脚本波浪和其它修饰浪(modifier)或是与其它对像交互产生的浪。

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RealFlow5中的Statistical specturm (统计频率)波浪

Python辅助,你也能添加自己的公式到RealWave浪面。在RealFlow4 里使用脚本仅能影响面的高度轴,现在可以改变x,yz三个轴。非常简单的方法是用用Gerstner wave (盖斯特纳波)给尖锐波浪。Gerstner,捷克数学家,开发出一个简单方法创建波浪。这种方法在RealFlow5得到了应用,但在之前版本不提供这一方法进行修饰(modifier)。

Gerstner 波浪有免费的Python脚本在RF_tool factory网站。这个教程结果与RealFlow5相应功能做出来是完全相同的,但用这个脚本,你会理解如何使用公式创建属于自己的波浪类型。

(译者注:这个Gerstner脚本会在下面放出,也就是原网站中第十一篇)

怎样创建 cresting wave (浪峰波浪)

最后,我们讨论下创建自己的波浪面。打开RealFlow,新建一个工程,选择:

Edit > Add > RealWave

在这个步骤后,我们会在Node面板看到一个新的RealWave对像。保默认值,但为了看的清楚,教程里Polygon size值调为0.05.对于大型海洋表面,只要缩放RealWave节点就好了。现在右击RealWave对像选择

Nodes > RealWave01 > Right-click > Add Wave... > Spectrum

新的形变对像立刻在RealWave对像下生成。当点击“Spectrum”对像,你可以访问新的面板Node Param (节点参数)。若要找到相关设置,得到浪峰外观,从"Sinusoidal"改变成“Shape”参数然后模拟。这里就是你得到的:

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第一个结果能看到这个漂亮的锐利的外观,但表面上仍缺乏细节,需要更高的波峰和加大多样性。频率(frequency),采样(sample)和缩放(scale)参数有助于我们更好的模拟。

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核心设置是“Min,frec”和“Max,frec”。这些参数不能改变太多,因为他们种类广泛的,更小和更大波浪。给定的频率(frequencie)范围频谱(spectrum)。

脚本参数

本节只讲解创建浪峰波浪相关参数。

Shape

这个选项提供了三个设置:“Sinusoidal,"Asymmetric",和“Sharp."Sinusoidal"类型基本上是增加正弦函数,“Asymmetric”设置看起来更自然些。在这个场景“Sharp”要被用到。

Min.frec./Max.freq.

这是波浪(spectrum)的频率范围。用非常小的范围,波浪会显得越来越统一。为了波峰浪花,适当的设置Min,frec.0.010.4之间,Max.frec不能超过1.0.接下来的图片显示了各种“Min.frec”效果,当然Max.freq是保持1.0,“Sample2.0不变。

Sample

Samples”值代表了生成修饰浪(modifier)数量。更高的数字代表有更多浪,导致很高扰乱的面。夸张的设置甚至能导致RealFlow崩溃。合理的值在1040.值为50或更大,会产生更多随机,破坏掉波浪锐利的外观。

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2.不同"Min.frec."值效果(0.050.100.300.75)。

V scale

"V"表示 “Vertical(垂直)”和“V scale(v 缩放)”直接决定了最大高度和波浪深度。默认,“V scale”设置是0.2,是十分好的值。可接受的设置在0.10.3之间。

Angle(角度)

最后这个参数决定了风方向

用不同的值来试验,是很好的习惯,来达到不同的外观和形式。

外观

现在模拟出很好的波浪,但他们(运动)太快了。

我们可以看到,波浪似乎是很快的混乱,但这不是自然的海洋面运动。要减慢波浪,另一个技术是需要:减慢运动(slow motion)。

要模拟这个场景效果必须要很高的帧速率。播放栏执行普通的速度,例如帧速率302524帧每秒。请打开“Simulation options”窗口调节fps值在125175.最终帧速率大小取决于你场景缩放。对非常小的浪,帧速率可以在125-140之间,再大的浪至少要150fps.

你在“Simulation”按钮下找到“Simulation options”窗口。你就点击那个小三角,窗口就会弹出,你就可以改变场景值了。请不要在RealFlow的“Preferences”窗口改变帧速率(fps rate),因为这是全局值,对所有工程都起作用。

另一个不想要的效果是在模拟开始时,波浪面有负方向。不幸的是,这个效果不能忽视,所以请想一下偏移,当你添加场景工程时。

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3:从本教程渲染出的图片

用光滑材质的方法,尖锐的波浪会消失一点点。这在你最终渲染也会发生,尽管“Spectrum”修饰方便使用改变尖锐波浪。

surface具有所有RealWave特性,像泡沫贴图和顺流力(downstream force

3显示的是场景渲染结果。灯光和材质有助于浪峰更好显示。材质用图片也能包含小的波纹,看起来更真实一点。请保持高的抗锯齿值,也会增加一点细节。

3,波浪设置是:

Polygon size       0.03

Weight           1.0

Shape            Sharp

Min. frec.         0.1

Max. frec.        1.0

Samples          20

V scale           0.2

Angle            0.0


一句话总结:想快速学效果没什么用,学习波浪本质很有用


---------------------------------------------------Gerstner 波源代码-----------------------------------------

# -------------------------------------------------------------

# Gerstner Waves

# Based on the Gerstner Wave plugin by Next Limit Technologies

# Python script for RealFlow 5+

# Written by RF_toolfactory/Thomas Schlick, 2011

#

# Use this script at your own risk!

#

# Do not remove this copyright header.

# -------------------------------------------------------------

#--------------------------------------------------

# Function: updateWave 

# This function is called by the simulation engine 

# when it is time to update the wave. 

# The parameter is the list of vertices that you have 

# to update and the initial positions of those vertices.

# The vertex position represents the displacement respects 

# the initial positions. 

#--------------------------------------------------

import math

def updateWave( vertices, initPositions ):

# These values can be animated or entered via a GUI

dirWave    = 30

ampWave    = 0.1

lengthWave = 1.25

speed      = 0.1

dirRadWave = (dirWave * math.pi) / 180.0

dirVecWaveN = Vector.new(math.cos(dirRadWave), 0.0, math.sin(dirRadWave))

dirVecWaveN.normalize()

k_number = (2 * math.pi) / lengthWave

k_waveVectorX = dirVecWaveN.getX() * k_number

k_waveVectorY = dirVecWaveN.getY() * k_number

k_waveVectorZ = dirVecWaveN.getZ() * k_number

k_waveVector = Vector.new(k_waveVectorX, k_waveVectorY, k_waveVectorZ)

angularVel = math.sqrt(9.81 * k_number)

for i in range(0,len(vertices)):

localVertexPos = initPositions[i]

angle = (k_waveVector * localVertexPos) - (angularVel * scene.getCurrentTime() * speed)

dispHorizontalX = -(dirVecWaveN.getX() * (ampWave * (math.sin(angle))))

dispHorizontalY = -(dirVecWaveN.getY() * (ampWave * (math.sin(angle))))

dispHorizontalZ = -(dirVecWaveN.getZ() * (ampWave * (math.sin(angle))))

dispHorizontal = Vector.new(dispHorizontalX, dispHorizontalY, dispHorizontalZ)

dispVerticalY = ampWave * (math.cos(angle))

dispVertical  = Vector.new(0, dispVerticalY, 0)

vertices[i] = Vertex.new(localVertexPos + dispHorizontal + dispVertical)

vertices[i].setVelocity(Vector.new(0.0, 0.0, 0.0))

---------------------把上面代码粘贴到TXT,然后后缀改成rfs格式,就能直接载入RealFlow----------------------------


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