使用碎片和膨胀创建爆炸

该动画显示了一颗深水炸弹沉向一艘潜水艇，然后发生爆炸。一个粒子系统用于生成碎片，另一个粒子系统用于生成膨胀。按照之前粒子系统教程中所述，多个空间扭曲有助于控制粒子运动。

本教程中使用的动画技术：

使用“粒子阵列”粒子系统的“对象碎片”选项来为爆炸产生的碎片建模。
使用参数关联控制几何体和照明。
使用“粒子云”，这是一种从对象体积或发射器图标发射粒子的粒子系统。
添加雾和体积光以增强大气效果。

完成时间：60 分钟

设置场景：

打开 sub_scene.max。

本教程的文件位于 \tutorials\simple_particle_effects\ 目录中。

注意：本教程的所有必需文件都可以在 3ds Max 8 附带的教程文件光盘上找到。在执行教程之前，请将 \tutorials 目录从光盘复制到您的 \3dsmax8 本地安装目录中。

场景的某些部分已经设置，包括潜水艇和深水炸弹的动画。一个泛光灯和“重力”空间扭曲已链接到深水炸弹。然而，这些并不会影响渲染的场景。

爆炸深水炸弹

将使用“粒子阵列”来从深水炸弹的表面发射粒子。“粒子阵列”具有一个选项，可用于从发射器对象的碎片生成粒子，因此它适用于建造爆炸模型。

创建粒子阵列：

在“创建”面板上，单击“几何体”，然后从下拉列表中选择“粒子系统”。
单击“粒子阵列”，然后在“顶”视口中拖动以创建“粒子阵列”图标。

在“顶”视口中靠近深水炸弹创建的“粒子阵列”

调整粒子阵列参数：

在选定粒子阵列的情况下，转到“修改”面板。
在“基本参数”卷展栏的顶部，单击“拾取对象”按钮，然后通过在视口中单击 DepthCharge 对象来选择它。

现在粒子阵列已设置为使用 DepthCharge 对象作为发射器。需要调整发射参数以使其与动画同步。
在“粒子生成”卷展栏中，将“发射开始”值设置为 200，“显示时限”设置为 301（正好在动画最后一帧之后），“寿命”设置为 101。

这些值保证发射的粒子会在动画期间保留在场景中。
在“粒子类型”卷展栏中，将粒子类型设置为“对象碎片”。
在下方的“对象碎片控制”组中，选择“碎块数目”（与默认值“所有面”相对），然后将“最小值”设置为 50。

此时，如果在视口中预览动画，可看见在第 200 帧处粒子从深水炸弹炸出，但是看不见任何碎片。粒子阵列仍然使用默认视口显示设置“十字叉”。可将其更改为“网格”来查看视口中的几何体。
转到“基本参数”卷展栏，并在“视口显示”组中，选择“网格”。

现在，如果在视口中播放动画，将看见粒子发射时显示的实际碎片。这是一个相当好的预览，从中可以知道渲染时碎片显示的情况。

线框视图中的碎片粒子

尽管在线框视口中并不是很明显，但是深水炸弹对象具有可见性轨迹，在第 200 帧之后会关闭炸弹。这是爆炸对象的标准技术。

此时的碎片运动适合于空间场景，但不适合于水下。它们并不旋转或下沉，而且发射后也不减速。这是一个细微点,但是它破坏了场景中的比例感。

若要解决这些碎片运动的问题，需要使用三个空间扭曲：“阻力”空间扭曲用于减慢粒子的速度，“重力”空间扭曲用于使粒子在水中下沉，以及已链接至深水炸弹对象的“重力”空间扭曲用于在爆炸后暂时将粒子向内吸入。

添加阻力空间扭曲以减慢深水炸弹碎片的速度：

在“创建”面板上，单击“空间扭曲”，然后从下拉列表中选择“力”。
单击“阻力”，然后在“顶”视口中拖动以创建“阻力”空间扭曲。

在“顶”视口中创建的“阻力”空间扭曲

调整阻力空间扭曲参数：

在选定“阻力”空间扭曲的情况下，转到“修改”面板。
在“计时”组中，将“开始时间”设置为 200（粒子出生时间）、“结束时间”设置为 300（场景结束时间）。
在“阻尼特性”组中，默认情况下应选定“线性阻尼”。将“X 轴”、“Y 轴”和“Z 轴”值调整为 5.0%。

添加“重力”空间扭曲以使碎片下沉：

转回到“创建”面板的“空间扭曲”部分。单击“重力”，然后在“顶”视口中拖动以创建“重力”空间扭曲。

默认情况下，该重力空间扭曲是平面。
将重力空间扭曲的“强度”值设置为 0.01。

在“顶”视口中创建的“重力”空间扭曲（指向远离用户的方向）

将空间扭曲绑定到粒子阵列：

单击“绑定到空间扭曲”。
从粒子阵列粒子系统拖至阻力空间扭曲，然后释放鼠标按钮。阻力空间扭曲应暂时高亮显示以表明绑定完成。
从粒子阵列粒子系统拖至平面重力空间扭曲，然后释放鼠标。类似于阻力扭曲，重力扭曲应暂时高亮显示。
从粒子阵列粒子系统拖至包围深水炸弹对象的球形重力空间扭曲，然后释放鼠标按钮。

提示：如果不确定绑定操作是否成功，始终可以检查粒子阵列的修改器堆栈。完成这些绑定后，粒子阵列堆栈应类似下图所示：

现在如果预览动画，可看见粒子从深水炸弹向外炸开，但速度迅速下降（水比空气密度大）。然后它们向内朝深水炸弹吸入（爆炸由于周围水的压力而压缩），并最终开始下沉。

为动画使用关联

粒子朝爆炸源向内吸入，但仅持续短暂的时间。这是因为已对球形“重力”空间扭曲的“强度”参数设置了动画。

“强度”参数的功能曲线

利用参数关联功能，可使用“强度”动画控制爆炸本身（燃烧的气体），以及爆炸产生的光。使用“重力强度”控制所有三个成分（碎片运动、爆炸和光）可确保它们在动画中同步。

创建实际爆炸的几何体，并将其关联至“强度”参数：

转到“创建”面板并单击“几何体”。从下拉列表中选择“标准基本体”。单击“球体”，然后在“顶”视口中拖动以创建任意大小的球体。
转到第 200 帧，如果需要，移动球体使其在 DepthCharge 对象上居中。
右键单击该球体，并从四元参菜单选择“关联参数”（在右下方的“变换”区域中）。出现一系列弹出菜单。
从第一个弹出菜单中选择“对象(Sphere)”，然后选择“半径”。

弹出菜单消失，光标现在连接到了一条关联线。
将鼠标从球体对象移动到球形重力空间扭曲（关联线随之移动），然后单击。出现另一个弹出菜单。
从新的弹出菜单中选择“对象(Gravity)”，然后选择“强度”。

出现“参数关联”对话框。在此对话框中，可创建参数间的关系。这些关系可以为单向，即一个值影响另一个值，或为双向，即允许每个参数都影响另一个参数。

将球体的“半径”关联至重力空间扭曲的“强度”后，此对话框将在左上方窗口显示第一个参数，在右上方窗口显示第二个参数。

需要做的第一件事是定义关系的方向；在本例中，方向为从重力空间扭曲的“强度”值到球体的“半径”值。还需要修改数值。从功能曲线中可以看到，“强度”值的范围为从零到 1。建造爆炸模型的球体必须大于此范围。通过参数关联，可倍增“强度”值以获取更大的值。

选择关联方向并调整值：

单击指向左侧（从“半径”到“强度”）的“控制方向”箭头。

在对话框底部的 Gravity02 表达式文本框中，“半径”呈现灰色。“强度”将控制“半径”，但是“半径”不会影响“强度”。
在表达式的文本字段（在左下方，即球体轨迹下面）中，将文本 *25 附加至“强度”变量。此窗口中的最终文本应如下所示：强度*25。
单击“连接”。

通过向“强度”值添加倍增，在“强度”达到 1 时球体的半径为 25 个单位。当“强度”等于 0 时，球体半径为 0 且球体不可见。在第 200 帧处，它会快速增大，然后到第 220 帧时缩小为 0。
关闭“参数关联”对话框。

设置照明的动画：

将使用同一种技术对链接至深水炸弹对象的泛光灯设置动画。目前其“倍增”值为 0，并且没有投射光。通过将“强度”值关联至泛光灯的“倍增”，灯光将随球体的增长与收缩而增强与衰减。

按 H 键显示“选择对象”对话框。选择列表中的 Omni01，然后单击“选择”。
右键单击泛光灯，然后从四元菜单中选择“关联参数”。
从第一个弹出菜单中选择“对象(泛光灯)”，然后选择“倍增”。
将关联线从泛光灯拖至球形重力空间扭曲 (Gravity02)，然后单击此空间扭曲。
从第二个弹出菜单中选择“对象(Gravity)”，然后选择“强度”。
在“参数关联”对话框中，单击指向左侧的“控制方向”箭头。

现在已经把“强度”值连接到了“倍增”值。
在倍增表达式窗口中，将 *200 附加至“强度”变量，如下所示：强度*200。
单击“连接”。

与球体的半径一样，现在泛光灯的“倍增”连接至重力空间扭曲的“强度”。当“强度”增加时，灯光的功率也随之增大。

注意：作为常规照明技术，通常不希望将灯光的“倍增”增加过大，因为这会使颜色褪色。但是，对于爆炸而言，使颜色褪色正是希望得到的效果。
关闭“参数关联”对话框。

如果在着色视口中预览动画，则会看见深水炸弹炸开为碎片，球体向外扩张然后收缩至消失，泛光灯闪亮然后熄灭。

创建源自爆炸的膨胀

爆炸产生的膨胀冲击波可以增强动画的真实感。为了创建膨胀，需要使用粒子云，一种从对象体积或发射器图标发射粒子的粒子系统。

创建粒子系统以对膨胀建模：

在“创建”面板上，单击“几何体”，然后从下拉列表中选择“粒子系统”。
单击“粒子云”，然后在“顶”视口中拖动以创建粒子云发射器。释放鼠标按钮后，再次单击以设置发射器高度（如同创建长方体）。
在选定粒子云的情况下，转到“修改”面板。在“基本参数”卷展栏的“视口显示”组中，将“粒子数百分比”更改为 10%。

默认情况下，粒子云显示其所有粒子，但如前所述，在视口中显示这么多粒子会大幅度减慢 3ds Max 的速度。
转到球体可见的帧。
在“粒子分布”组中选择“基于对象的发射器”（默认设置为“长方体发射器”）。
在“基于对象的发射器”组中，单击“拾取对象”，然后选择球体。

现在已将球体指定为粒子云发射器。粒子将从对象的体积内部发射，而不是从对象的表面发射。

将球体指定为其发射器后，在“顶”视口中创建的粒子云

接下来，需要设置几个基本参数。

调整膨胀设置：

在“粒子生成”卷展栏 >“粒子数量”组中，确保“粒子数量”单选按钮设置为“使用速率”。
在“粒子运动”组中，将“速度”值设置为 1.0。选择“方向向量”（而非“随机方向”），然后将“X”值设置为 0.0、“Z”值设置为 0.5。

这是告知膨胀粒子以恒定速率（在后面步骤中将更改）发射并沿 Z 轴移动：即在场景中垂直运动。
在“粒子计时”组中，将“发射开始”设置为 210，“发射停止”设置为 260。将“显示时限”值设置为 301，将“寿命”值设置为 101。

从第 210 帧（即爆炸的高峰期）到第 260 帧（爆炸已经结束后）发射粒子，它们在剩余动画中继续存在。

设置膨胀几何体：

在“粒子生成”卷展栏上的“粒子大小”组中，将“大小”设置为 3.0，“变化”设置为 25.0%，“增长耗时”设置为 30。

这会使粒子在其寿命的前 30 帧中，大小从 0 增至 3，并具有 25% 随机变化。
在“粒子类型”卷展栏中，将“标准粒子”设置更改为“球体”。

这会将粒子设置为按球体进行渲染。

使用参数关联来控制膨胀粒子的发射速率：

转到第 211 帧以使球体可见。右键单击粒子云图标，然后从四元菜单中选择“关联参数”。
从第一个弹出菜单中选择“对象(PCloud)”，然后选择“出生速率”。
将关联线移至球体，并单击该球体。
从第二个弹出菜单中选择“对象(Sphere)”，然后选择“半径”。
在“参数关联”对话框中，单击指向左侧的“控制方向”箭头（从球体对象至粒子云对象；名称位于参数列表上方）。
在粒子云参数列表（当前包含“半径”）下的框中，将出生速率的表达式更改为 1+(半径*5)。

该表达式完成两件事：
- “半径”值 0 到 25 到 0，并没有达到所需数量的膨胀，所以将其乘以 5，与前面通过倍增重力空间扭曲的“强度”获取半径一样。
- 在第 210 帧到第 260 帧的发射时间内，我们希望发射粒子。但是，在第 220 帧处“半径”恢复为 0。所以向该值添加 1 将确保粒子从第 220 帧到第 260 帧以速率 1.0 发射。
单击“连接”。
关闭“参数关联”对话框。

使用参数关联创建关系的优点在于：无须手动设置所有轨迹的关键帧，而是可以在某些轨迹上创建从属关系，这样更改一个轨迹时，其他轨迹也会随之更改。这可使复杂场景的动画设置和调整更为便捷。

最后，需要向膨胀添加湍流运动以增强真实感。为此，将使用带有湍流但没有强度的“风”空间扭曲。

向膨胀添加湍流运动：

在“创建”面板上，单击“空间扭曲”，然后从下拉列表中选择“力”。
单击“风”，然后在“顶”视口中拖动以创建风空间扭曲。

在“顶”视口中创建的风空间扭曲
在选定风空间扭曲的情况下，转到“修改”面板。将“强度”设置为 0.0、“湍流”设置为 0.02、“频率”设置为 0.12、“比例”设置为 0.07。

将“强度”设置为零会禁用风的方向力，但是湍流设置仍处于活动状态。
单击“绑定到空间扭曲”。
从风空间扭曲拖至粒子云粒子系统（或者反过来），然后释放鼠标按钮。

如果此时播放动画，可看见深水炸弹炸开为碎片，球形爆炸向外炸开，然后在从其中发射膨胀粒子时向内吸入。这些膨胀以湍流形式慢速向上浮动。

指定透明材质

此时，爆炸本身和膨胀都渲染为实体对象。若要使它们像水中的气体，需指定材质。

将预制材质指定给场景中的效果：

转到爆炸球体在视口中可见的帧。
打开“材质编辑器”。
选择左上方示例窗中的“Explosion”材质，并将其拖至球体上。

“Explosion”材质使用贴图来创建带有大量自发光的半透明材质。
选择“Explosion”材质右侧的“Bubbles”材质，并将其拖至粒子云粒子系统。

“Bubbles”材质只是带有淡蓝色和高级透明设置（在“扩展参数”卷展栏上）的标准材质。透明设置包括不透明度衰减（它可使膨胀看起来中空）以及增加的不透明度（使膨胀后面的颜色变亮）。
关闭“材质编辑器”。

增强大气

动画最终的步骤是向场景添加“雾”大气，以使水显得昏暗，向泛光灯添加“体积光”大气，以使源自爆炸的光在水中漫反射，如同被水中的粒子反射一样。

添加雾：

选择“渲染”>“环境”以打开“环境和效果”对话框。
在“大气”卷展栏上单击“添加”。
在“添加大气效果”对话框中，从列表中选择“雾”，然后单击“确定”。
在“雾参数”卷展栏上，单击色样，然后使用“颜色选择器”指定暗蓝色：“红”为 131、“绿”为 166、“蓝”为 178。
在“雾”卷展栏的“标准”组中，将“远端”值更改为 75% 并启用“指数”。

添加体积光：

按 H 键显示“选择对象”对话框。选择列表中的 Omni01，然后单击“选择”。
转到“修改”面板，打开“大气和效果”卷展栏。
单击“添加”。
在“添加大气或效果”对话框中，从列表中选择“体积光”，然后单击“确定”。
返回“环境”对话框，并在“大气”卷展栏中选择“体积光”项。
在“体积光参数”卷展栏上，将“密度”设置为 3.0。

最终动画

现在可以激活“Camera01”视口，并渲染整个动画。即使采用低分辨率，该过程也需要约半小时的时间。或者，可以播放教程文件光盘上提供的 sub_scene.avi 文件。

更进一步的动画

如果播放了动画，可能已经注意到摄影机在深水炸弹爆炸时似乎出现震动。这是 sub_scene.max 中的“复活节彩蛋”。已经为摄影机目标的“Z 位置”轨迹特别指定了“噪波”控制器，从而在帧 200 和 219 之间产生震动。

小结

这些教程显示了 3ds Max 中的非事件驱动粒子系统在没有粒子流复杂的情况下，是怎样实现宽范围效果的，其中包括飘浮在空中的一股烟雾、消防栓中涌出到人行道的水以及与潜水艇相撞时爆炸的深水炸弹。教程还说明了如何对粒子流应用力（例如风和阻力），以及如何使用参数关联自动设置不同效果的动画，以创建出更令人信服的粒子动画。