2013-04-01 17:56:54| 分类： RealFlow探索 | 标签： |举报 |字号大中小 订阅
倒塌破碎是刚体动力学的另一个重要领域。在今天的VFX行业中被广为使用。就连Next Limit公司为Realflow做的Demo中也一直留有崩塌破碎效果。
当我们谈论倒塌时，一定要记着，只有存在某种不稳定的因素才能使稳定结构（结构，可以指一栋建筑，一堆积木，一座大桥等等）崩溃。这种不稳定是由外力作用在一个或多个物体上。换句话说：要产生倒塌效果，我们必须做一些事使结构不稳定。如果你玩过积木，一定有很多办法使积木倒塌：主要方法是在底部移除一个积木块或更多部分，还可以让另一个物体撞击搭建好的积木。
这个思路可以很容易转化到到RealFlow中。例如可以使用一个小球来撞击。我们可以使用辅助器，初始速度或初始旋转来产生初始动画。也可以预先做好动画路径的方法精确控制碰撞受影响的部分。
这个玩具非常适合于解释，建筑物崩塌的基本方法和概念。建议使用一个简单的场景来进行测试，这是学习新知识的好思路。稍后，我们看一个更复杂的场景——摧毁的墙壁并伴有有碎片和灰尘。
现在这个场景，我选择一个包含基本结构的例子，复制两次，但贴图不一样。积木总是有圆角的。关于细节方面考虑，由你自己来决定了。撞击的物体是一个球。（后面我就称为"撞击球"）
圆角需要更多的面，因此我们使用代理场景到RealFlow中。低模使用，这不是强制的，但这是一个很好的锻炼。要使整个场景更生动一点，我添加几个其它对像。在我们导入到RealFlow之前，要记得检查：是否所有模型是三角面，法线是不是正确的。
图.22高精度场景设置
在RealFlow中，场景导入是与其它案例导入方法相同，使用Import...对话框。激活所有对像的Rigid Body Dynamics。这里我们可以使用Sphere,Box和Mesh。使用相当小的场景缩放，就不得不调节@mass,要防止模拟有异常。特别是太轻的物体会产生很大的加速度，产生异常的运动。
另外，很容易忽略的因素是摩擦力，这个值能提供某种意义上的的整体结构强度。低摩擦力会导致夸张的动态，而更高的设置会需要场景提供更多能量（因为摩擦力太大，会吸收更多能量）。为此，我倾向于使用值约为0.7。
真正的积木弹性不是很强，所以最后把@elasticity减少到0.1到0.3之间，地板弹性也不要太大。软的或蓬松的物体会吸收能量，因为他们在反应时会改变形态。在本案关于这点将被忽略。
最后一项，我们关注的是sphere(作撞击的球)。最重要的参数是@mass。撞击球不会太重，只是反弹到积木上，不会保留痕迹。质量必须大到能撞塌整个结构。测试后才能知道合适的值。缩放@mass可能会有另一个效果：相互穿插。使用更高的质量，我们要增加力才能给物体产生更大的加速度。所以，发现有穿插，减少球的质量，提高Substeps或增加其它物体的质量。
图23：撞击球的设置细节
即使没有定义初始转动，摩擦力也会使得球在地面滚动。friction值在在0.3到0.5之间。使用更高的设置，我们会失去太多的能量甚至会导致球停止运动。
现在，添加Gravity Daemon，就使用默认值。打开Export Central,点击Select None 检查ANIMATION(.sd)。仅适用于记录单个对像的动画数据，有必要存储单个文件。
最后，我们得决定球到底撞到哪。你可以使用关键帧动画，也可以使用@Velocity值来生成做球的运动。大多数情况，我都使用@Velocity，因为当球随着时间慢慢加速，看起来更有动感,最主要是比较方便。第三个方法是使用Cache设置。当设置Cache时，物体会把动态输出到外部文件，也就是缓存。
Node Params > Simulation > Cache
你首先可以在Active模式下模拟，然后设置成Cache模式。这个设置特别适合使用已经模拟好的轨迹改变目标物体状态。
测试时，不需要太高的Substeps。在25左右，差不多就够了，因为我们只为了找出最好的碰撞角度。如果你决定使用Stacking，在开始时激活它后，就不要改变它的值，直到你想得到完全不同的模拟。经过一系列碰撞与不同设置，我找到了"我想要的"碰撞，保存下来。
正如你从这个案例看到的，刚体行为像真实世界中。其结果不可预测，微小的改变导致巨大差异。关于设置值，唯一能给出的就是使用范围内的值，而没有精确的固定值。此外它是一个个人感觉问题。可能有一个模拟，你非常喜欢，但你的客户会有不同的看法。刚体模拟就是测试和尝试，类似于流体。
倒塌模拟设置是非常有意思的，你可以尽情实验，当然除了一些科学上严肃的模拟。另外使用慢动作设置，你会创建一个很有冲击力的效果。
RealFlow 有一个简单的方法来存储，这些不同测试值得到的动画数据。使用这个功能你可以并排比较或快速把不同模拟，给你客户看。要使用这个工具，到Export Central，改变ANIMATION(.sd)文件名：
首先重置你的场景，否则旧的名字会被覆盖掉数据。左击"animation"输入所需要名称，回车键确认。
现在就可以保留之前模拟的数据也可以输出新的文件。
在如下图中，看到六个方案，使用不同的摩擦力设置。这个参数影响是巨大的。也就是说根本没有统一的值。我们得比较不同模拟来根据需求决定，我们要使用哪个，或客户最喜欢哪个：
1.是否有夸张的动态？
2.所有运动是否自然平滑
3.你能不能看到穿插物体？
4.有足够的分支（diversion,分流，转移，。。。）在你场景吗？
5.你能看到所有或大部分物体在最终摄像机中？
6.是你最喜欢的吗,你想呈现给客户看了？
图24.使用不同的摩擦力，产生不同的结果
乍一看，砸破一堵墙太容易了，但实际要考虑很多东西。最重要的问题是建模，你到底想破成什么样的？规则的砖头或不规则？墙上有没有涂料？你想生成碎片和灰尘吗？当物体撞击到墙上时，你想要指定的砖头破碎吗？
所有这些问题都能让你的动画效果看起来更真实。制作一个看着还不错的简单规整的墙不是太困难。但这个模拟更适合简要的教程和学习。在后面有更好的一些学习案例，使用RF3和RF4制作，一些老用户一定还记得。
图.25:使用ReaalFlow3进行的破碎。图片来源于Next Limit技术团队
使用之前案例的经验，你可以使用类似的方法重新制作这个场景。原始的Next Limit视频包含了这个问题，作为本书参考（但本人没有得到这本书源文件，如果你有希望共享一下）
在这个例子中，我们想达到更高级别的真实效果。这也是为什么我们在前面要问，墙上有没有涂料层。一会你就会看到这个额外的层会带来多大的挑战.
需要的工具和软件
在本案例，要使用到3D软件。那些三维软件知识肯定是你已经掌握的。可能要花更多时间来制作的精确一点。我们还需要下面的软件：
Adobe Illustrator CS 或更高版本
Adobe Photoshop 3.0 或更高版本（可选）
打开Adobe Illustrator,定义合适的大小，在RGB模式创建一个新文档。现在添加一个矩形（1），可以使用2：1比例。下一步是制作一个"洞"，当撞击墙时，墙上的那个洞。使用Illustrator的路径工具（2），我们可以绘制适当的形状。
复制洞的形状路径，保存。我们一会还需要它。剪切新的路径从下面矩形：
图.26:在矩形上面定义洞的形状
图27：...把它剪切出来
现在我们有一个路径，就是物体撞击墙后留下的洞的形状。要防止不想要的改动，选择做好的路径并固定它，使用Ctrl +(Win ,有待考证)或Cmd +2 (OS X ).
在下一步，我们想创建涂料层部分。碎片一定要很好的贴在洞上。按下Ctrl +F(Win)或Cmd +F(OS X)来放置和复制洞路径,精确的在这个位置。结果很精确。如图26所示。裁切出来重叠的线，在基准线，使用新的矩形，和Pathfinder tool(路径搜索工具，待考证)。现在，线匹配的很好，如图28.额外的步骤是必须的，要避免在三维软件中挤出问题。
图28.结果路径在裁切后分离重叠线。
保留插入的线，选中并从工具栏中选择Knife(剪切)工具
剪切工具有一个决定性的优势：它能分离一个区域到一个单独的路径，我们可以输出和挤出。这个面是完美的粘贴在一起，几乎没有任何空隙。现在只要"绘制"一个网状形图案，来生成破碎片。最终结果看起来如图29：
图29：绘制一个基本网状形图案
在这中间我们能看到反应部位。开始从表面中心部分，然后慢慢所有都破碎掉。
基本形状差不多就做好了，但需要更精致。再次使用Knife工具，我们添加更多的细分。
图.30:更多细分后的结果
在最后一步，我们需要清理重叠或错位的锚点。这也可以在3D软件中进行。模板准备好输出了。你可以选择另一个EPS或Illustrator的通用AI格式。可能你选择一个更老的版本，例如Illustrator 8或10。
Tips
1.使用Knife tool小心达到更好的控制路径。慢点移动
2.尝试产生封闭曲线。需要时使用Magnifying 工具
3.设置显示的前景色。有助于你更轻易的选择单独的锚点
4.撤销的功能使用不要犹豫。（Ctrl/Cmd+z）为了画出更好的路径。
一切都准备好了没？OK，载入网格线到你最喜欢的3D软件吧。一些软件导入曲线会自动生成一个组（group）。解除组（ungroup）。另一个很重要的事是，从大纲视图看下曲线。重命名为像Wall.现在挤出这些破碎的片，墙上的涂料层是很薄的（但不要太薄）。
6.6.1 导入和优化
不幸的是，很像我们制作模板线一样，我们要在3D软件中手动做一些调整。可能有一些路径我们得要替换或重建。但考虑到我们是很复杂的曲线结构，这是可接受的。下面截图是原始的和清理后的面：
当然，整个结果要默认生成Polygon。最终的质量取决于你3D软件和你前期所花的工作时间。在很多例子中，有一些很小的洞和裂缝留下。。这些不足可以使用一个合适的纹理贴图弥补。如果需要更好的质量，，通过移动反转相关的点到正确的位置你可以消除这些裂缝。根据错位点的数量，整个工作需要花费一些工夫。（译者注：上面这么多步骤其实就是为了制作破碎的面片。现在技术有了发展，可以使用一些插件自动生成碎片方式。在Rayfire或PullDownit都有默认的方式来生成这种破碎。然后简单做一些调整就好了。当然上面方法是最自由的）
现在最繁琐的部分完成了，我们可以在涂料层后创建砖块。我们不需要整个模板填充砖块。砖块生成区域在洞周围，也有一些砖块要保持静止。为了示范，只有一个基本的房间，模型在撞击区周围。
建模完成后，选择所有对像转换成三角面，如果必要的话。强烈建议检查一下法线。最后，导出这个场景。
6.6.2 在RealFlow中的工作
打开RealFlow,，创建一个新的场景，载入之前导出的SD文件。有点耐心，可能有点慢——特别是有许多碎块物体时。可能会看到有提示，说有一些面有错误。万一这样，可以回到3D软件重新建立这些几何体。如果不是很多的话，也不太严重的话，可以忽略掉。
第一个任务是给碎片和砖块打组。也要给洞周围静止的砖块打一个组。到Export Centtral(输出中心)点击Select None,只是激活 ANIMATION（.sd）,防止RealFlow读入几百个单独的SD文件。
接下来步骤是这样：
1.激活所有对像和组的Rigid Body Dynamics
2.为运动的砖块，灰尘部分和球，激活成Rigid body
3.设置合适的类型（Mesh或Convex Hull）
4.调节@friction和@elasticity
在一些案例中，质量（mass）是非常低的。如果能注意这个动态，必须要为整个组改变@mass属性，或单独为每个物体，使用脚本。因为砖块有同样的大小，我在组中全局改变@mass。为碎块，我使用了一个小脚本，类似我使用在其它工程中的：
要使用脚本，打开Batch script窗口（F10）
Layout > Batch script
Batch Script: ChangeMass.rfs
debris = scene.getSelectedNodes()
factor = 25
for object in debris:
old_mass = object.getParameter("@ mass")
new_mass = old_mass * factor
object.setParameter("@ mass", new_mass)
复制上面的脚本粘贴到这个窗口。选择所有碎片物体（不是组！）选择：
Script > Run
等一会后，所有物体参数设置好了，你可以继续使用Gravity Daemon了。撞击球有动画，可以使用初始@Veloctiy值或key帧。之前我做好所有设置了，可以来撞击模拟了。
6.6.3 怎样消除抖动
你会注意到物体，不久就会产生不想要的运动：碎片部分开始落到地面，然后突然移动，无法观察到为什么会这样。根本原因当然是重力。像"放松流体"，重力让物体运动和下落。有很多方法，处理这个问题。有的场景中使用约束器（Constraints），另外使用初始状态，或激活/关闭刚体。
很愿意在这介绍另一种方法，使用两个Gravity辅助器。当撞击球撞击到砖头上就激活切换另一个辅助器（Simulation>Active/Inactive）。如果你的撞击球是key的帧，那就不需要另一个Gravity辅助器。如果你想让@Velocity值和重力来控制撞击球，就需要添加另一个辅助器。
在Global Links面板删除新的辅助器,拖动撞击球到Exclusive Links面板。现在获取Gravity02 对像 ，把它放到到Sphere项的Exclusive Links:
关闭Gravity01。很好解释，Gravity02只控制Sphere对像，让所有其它对像不会受影响。同时撞击球会受影响，中止模拟并设置Gravity02为Inactive，Gravity01为Active.继续模拟。这一时刻，所有能移动与其它反应。
如果你熟悉Python脚本，你可以使用自动版本在源文件中：
CollapsingObjects/Collapsing Wall/CollapsingWall.flw
最终，我们场景设置准备好了，可以继续，调节Stacking和Substeps模拟参数。要合适的质量级别，Substeps值范围在100到200之间。让值小于150，看起来砖块交互更好看。因为我们的墙有涂料层，最好使用Stacking值为10。几个测试后，得要调节sphere(撞击球)的@mass值。
在下面图片可以看到，这个效果一个经典的瞬间：中间，碎块有很大的加速度，形成环形破洞。
图31：被撞塌的墙碎块有运动模糊
Tip:如果你遇到物体穿插的问题，你不需要重新模拟整个场景。中止模拟，回到还是正确位置的地方。备份当前SD文件，返回RealFlow。增加Substeps，从这个时间点开始计算，而不需要重置整个场景。
这有两个改善场景效果的方法。使用Emitter(无论是RealFlow中还是3D软件中都没关系)，你可以添加更多小碎块。第二个发射器，携带体积材质（volumetric shader），有助于添加灰尘,让场景更可信。
另外，另一个很好的用来提高模拟效果方法是贴图。动态贴图，显示在被破坏的墙上，是一个好主意。如你在上面图片看到，运动模糊加强了速度感。甚至相机移动有一个很大的影响对场景。在反应开始时，随机的相机抖动，也有助于效果更真实。
评论