RealFlow翻译教程01破裂肥皂泡文档格式.docx

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除了好玩，肥皂泡还有一些非常有趣的科学背景。

图1.一个真实的肥皂泡（图片出自MilaZinkova,发布在GUN，我是在维基百科找到的）

表面张力或许是肥皂泡最重要的一个特性了。

因为表面张力的存在，这也是肥皂泡会在空气中摇摆不定的原因。

另一个由表面张力产生的效果是，肥皂泡是球形的。

假如没有外部环境（重力，空气阻力等等），肥皂泡将是一个完美的球形。

因为它们总有形成，称为极小曲面（minimalsurface）的趋向。

你一开始看到肥皂泡，你可能会认为它有很高的表面张力，其实正好相反。

肥皂和洗涤剂表面张力很低，如果不是这样肥皂泡就不会产生了。

因为水的表面张力很高，肥皂泡会立即破裂。

另一个让人印象深刻的是肥皂泡很漂亮。

它总是有很多颜色，他们反射的颜色看起来在晃动，混合了油一样。

肥皂泡有这么的丰富颜色，因为它的壁很薄。

当水蒸发时（肥皂泡变薄），会有不太显眼的颜色。

当然这个效果不能用RealFlow模拟。

但可以用物理渲染引擎做到，让它看起来五颜六色。

在渲染时你可以调节材质的不同厚度，得到不同颜色。

第一步：

怎么在RealFlow里创建一个泡泡

第一步就是创建泡泡。

在这个例子里，填充模型做泡泡，不是一个好方法，因为它要一个尽可能薄的空心物体。

用单个粒子层可以达到这个目的。

在RealFlow里有这样几种方法来做成这种结构：

1把.粒子均匀分布的Python脚本

2.“sphere”发射器

3.“FillObject”发射器和“ksphere”辅助器结合

4.激活“Particlelayer”设置的“FillObject”发射器

第一个方法能给你很好的效果，因为你能得到一个没有任何缝隙或孔洞的球体。

但用粒子脚本是有问题的。

原因是每一个粒子有一个确定的基于Resolution值的半径。

这半径是很重要的，因为为直接影响粒子之间的力。

如果粒子之间距离非常近，你会观察到互相排斥的效果，流体会变得不稳定。

也可以用非常低的内压“IntPressure”参数减少这排斥值，但那时就会失去流体的特性看起来像dumb粒子。

这所以是Dumb粒子，当然就是因为非常低的”IntPressure“值。

图2：

分布规则的球体

你可以降低“Resolution”值，但不容易找到正确的值。

如果太高，很难与粒子交互；

太低，流体粒子就会乱飞。

第二个方法是使用“Sphere”发射器。

用这个方法也可以创建一个很薄的粒子层。

你仅仅需要把"

speed"

值设成很低，例如0.1。

然后第一帧后停止发射。

这样可以管理表达式或动画关键帧。

可能最好的方法就是基于"

FillObject"

发射器。

这发个发射器提供了两种模式：

第一个模式是填充模型。

填充好后你可以把“kvolume”辅助器放在模型里面（“Inverse=Yes”），删除多余的粒子。

当然辅助器半径可以做些调整，根据空心的模型来调。

结果还不错，但你可以在下面的图片看到，看起来像有花纹的图案。

这方法可以轻松控制厚度并能根据需要，用大量粒子。

图3.用"

发射器填充的空心球粒子，辅助使用"

KSphere"

辅助器

然后，用“FillObject”第二种模式：

“Particlelayer”（粒子层）。

当这个设置为“Yes”,RealFlow会覆盖满球体表面，但不会出现几何体交接线。

优点是流体是静止的，因为这是RealFlow自动计算正确粒子半径，你可以增加“Resolution”到非常高的值，而不会出错。

它也能减少粒子间缝隙，你只是需要一个很高分辨率的球体/泡泡做基础。

用RF_toolfactory’s“RFToolboxScripts”（最后一个教程会介绍这个工具）你可以重新创建很高分辨率的模型。

你可以在下面图片看到结果。

请注意这是较低resolution值版本，忽略相邻边线。

这个方法另一个优点是：

你不需要任何初始状态，因为粒子层是Realflow直接创建的，存储或改变时只要“Reset”一下就可以。

第二步：

脚本

做这个效果的脚本是很短的，也很容易理解。

在写脚本之前，很重要的一件事就是你要知道我们要做成什么效果。

我想在粒子层上开一个渐渐扩大的洞。

在这个过程中，流体其它部分必须不受影响，保持原样。

所以第一步就需要冻结所有粒子，然后把他们速度设置成0.0。

再然后就开始定义，到底在泡泡哪个地方破裂。

函数要允许我们把扩散的种子（seed）放在整个表面，或完美的限制他们在一个特定区域。

这部分要在模拟前执行，尽管它是"

SimulationEvents"

脚本：

Layout>

SimulationEvents

初始化场景

窗口弹出时，你会看到两个部分。

上面部分是模拟事件分支，下面部分是Python代码部分。

脚本预设必须添加在”SimulationPre“:

SimulationPre>

Right-click>

Addscript...（RF5版本后，Layout-->

SimulationEvents<

Ctrl+F2>

打开下图3窗口）

此操作会打开另一个窗口，你可以输入脚本：

#Gettheemitter,loopthroughitsparticlesandfreezethem

emitter=scene.getEmitter（"

Fill_Object01"

）

particleList=emitter.getParticles（）

forparticleinparticleList:

particle.freeze（）

#Determinefourseedparticleswhicharerelativelyclosetogether

idList=[]

maxId=len（particleList）/50

foriinrange（0,4）:

curId=random.randint（0,maxId）

idList.append（curId）

scene.setGlobalVariableValue（"

oldRadius"

0.005）

idList"

idList）

第一个代码片段只是简单的调用发射器和粒子。

通过循环全所有粒子冻结用freeze（）函数。

这个函数功能是使粒子保持当前所有状态，例如，velocity和position.直到粒子unfreeze（解冻）。

图3：

初始化"

SimulationEvets"

窗口脚本.

脚本第二部分是很有趣的，因为会定义种子（seed）。

在这个例子，种子（seed）是产生随机。

为此，脚本从“particleList”函数指定粒子的总数。

要控制种子（seed）影响更多或更少区域，整个粒子数除以50.如果想靠近一点，可以除以100，或500，如除以1则遍布整个表面。

接下来循环

用来创建4个种子粒子。

如果你想要增多种子，只要简单的改变括号里第二个数字，例如（0，2）或（0，8）。

结果是一个随机数，可以用来寻找一定的粒子，通过利用粒子的ID数。

ID被存储起来供进一步使用。

最后，所有相关数据必须存储在被为全局变量的里面。

这个变量是一种，当你想共享不同脚本（类型）下的值/变量（例如Batch->

SimulationPre,FramesPre->

StepsPost等等）和当变量要永久存储（值固定）。

全局变量是“oldRadius”和“idList”。

这“idList”是，当然需要种子粒子ID。

“oldRadius”变量决定种子粒子周围破裂的大小。

它值要很小获得连续效果。

它甚至可以是0.

模拟

第二部分是脚本控制模拟，在"

FramesPre"

下，在simulationeventstree（模拟事件分支）。

这里脚本输出和用粒子ID，和初始半径。

另外，循环需要遍历整个粒子。

当一个ID存在于“idList”，脚本就继续扩散到相关连粒子。

importrandom

#Preparethevariable,gettheemitteranditsparticles

oldRadius=scene.getGlobalVariableValue（"

idList=scene.getGlobalVariableValue（"

initialRadiiList=[0.005,0.009,0.015,0.012]

counter=0

#Loopthroughallparticles,getIds

theId=particle.getId（）

#CheckifthecurrentIdisinalreadystoredintheidList.

#Ifyes,calculatetheradiusaroundtheseedparticles.

iftheIdinidList:

newRadius=oldRadius+initialRadiiList[counter]

neighbors=particle.getNeighbors（newRadius）

counter+=1

#Replacetheoldradiuswiththenewradiustosimulateagrwoingarea

scene.setGlobalVariableValue（"

newRadius）

#Loopthroughtheparticlesaroundtheseedandunfreezeitsneighbours

forneighborinneighbors:

if（neighbor.getId（）inidList）:

particle.setVelocity（Vector.new（0,0,0））

else:

neighbor.unfreeze（）

脚本思路是，收集种子（seed）粒子周围一定半径内相邻粒子。

一旦种子（seed）识别出周围粒子，它就会解锁，然后（再次）受到辅助器和力影响。

为了使破裂变得更有丰富，每个种子粒子有不一样的初始半径。

这些半径存储在扩散列表：

“initialradiiList”里。

要获得种子粒子周围渐渐增长区域，老的半径值（oldRadius）必须要被“newRadius”取代。

这只能通过全局变量，因为这种类型，不会被清空，在模拟步骤执行后。

在此脚本计数器是必要的，从“initialRadiiList”不同的半径值分配到每个种子粒子:

在脚本第一部分四个种子粒子已经设置了。

所以必须要除以这四个半径值。

如果ID找到，脚本会从这个列表中给出适当半径值，例如，半径值3的种子（seed）粒子：

[...]

newRadius=oldRadius+initialRadiiList[2]#（=0.015）

neighbors=particle.getNeighbors（oldRadius+0.015）

counter+=1#Incementthecountertogetthenextradiusvalue

请注意，Python列表总是从0开始，第三个位置在"

initialradiList"

数字是"

2"

：

0，1，2，3。

在这个阶段的脚本已经标出相关种子粒子和相邻粒子。

现在完成遍历，相邻粒子，接受"

unfreeze（）"

函数。

但这是特别的。

这里涉及到种子粒子，因为他们要保持接近他们的初始状态。

想像一个种子粒子，受“Noisefield”场影响，在泡泡表面。

在这个例子里，脚本找不到相邻粒子就不会继续破裂，那会停止在某个点。

为避免这个，每个种子粒子速度将要放缓：

if（neighbor.getId（）inidList）:

发射器设置

设置发射器实际上只是简单的几个步骤。

但在你开始往下做时，必须要在GlobalLinks面板移除“sphere”结点，因为它很影响粒子。

为了在表面得到足够多粒子，很高的resolution是必要的。

在这个场景"

Resolution"

值是1000.0对2*2*2球体，有5120个面。

仍然会在粒子间看到一些边线，但做成mesh就看不到了。

如果你要创建更多粒子，可以自由的改变这些值。

你会看到模拟，仍然是很快的，尽管因为Python脚本，都是用单核模拟的。

为了要凸起的流体界线，“Extpressure”要设置到5.这将有助于保持粒子靠近一起，避免粒子逃逸。

最后，“Surfacetension”。

代替发射器值，你可以用Surfacetension辅助器（同名），激活“Balanced”设置，但这不是必须的。

必要的是在“Surfacetension”上key帧，让模拟结果更真实一点。

在介绍真实的肥皂泡时，你知道真正的肥皂泡表面张力是很小的，但那只是自然界中，这是模拟。

在RealFlow我们可以用各种方法模拟，达到想要的效果。

因此设置时数值是否符合自然界中，是不重要的。

要达到所需要的外观和形态时就要很高的“Surfacetension”值，如果这值很低，泡泡就会毁掉。

这是“Surfacetension”动画曲线：

动画区间在0到120帧间从200降到50.曲线是“Bezier”类型，创建第一帧的过程中，泡泡几乎完好无损。

当你点击“Simulate”，现在你能在种子粒子周围区域看到逃逸的粒子，或不想要的效果。

要避免这个，我建议你用更高的MINsubsteps值，在25到50之间。

它能保持一些加速的粒子。

要保持速度稳定，就添加辅助器。

要除去非常快的粒子和保持流体稳定，在场景里要用到三个辅助器：

1."

kIsolated"

这个辅助器除去孤立的粒子在0.1秒后

2."

KSpeed"

作用：

粒子速度超过2.0就会被除去

3.”Dragforce“这个辅助器把”Dragstrength“调到5.0，有助于有一个合理的模拟环境和看起来更自然。

基于发射器设置，你可以调节辅助器参数，但要有一个好的起始点。

要使模拟更丰富，和得到漩涡，添加"

Noisefield"

场。

通常使用值0.2，来模拟，但“Spacescale”3.0获得的漩涡在更小的区域。

最后辅助器是“Attractor”，要使排斥变得很小，"

Internalforce"

值设为-0.1，来分散一点粒子。

你现在得到近似图片上的效果了吗：

图4.粒子表达破裂的肥皂泡

在这图片你能清楚的看到不同的速度，但你的模拟可能只会显示一个统一的蓝色外观。

要有不一样外观，到发射器”Display“面板，用下面的设置

NodeParams>

Display>

Automaticrange>

No

Maxrange>

0.4

Mesh（网络）

所有的部分就是为了创建一个好的mesh。

因为肥皂泡是非常易碎的，mesh要尽可能的薄。

当然，mesh有一个确定的厚度，你不能创建一个单面的模型，或mesh仅是由一个面几何体构成。

最终设置，是基于粒子数量和场景大小。

在左边图片上泡泡有接近92000个粒子。

要圆滑几何体边线缝隙，“Smooth”值要被用到，除了减小filter值。

用很低的"

Polygonsize"

值可提供更多的细节，调高就会损失细节。

要得到很薄的表面，mesh的“field”设置必须调节。

这里你可以看到“Radius”值。

这参数决定了球体的半径（是指每个创建的粒子）。

如果模拟不足，粒子值很小时，你就会看到缝隙和孔洞。

因为球体上粒子不能互相接触到。

当你粒子数量很小时，就要降低“Radius”，和减小mesh厚度。

所以你如果想要一个非常薄的泡泡，就大大提高发射器的"

和减小mesh的“Radius”

图5.Field设置

接下来的图片，就是刚设的mesh结果，缝隙和孔洞，已经看不到了。

粒子呈一串串，和一丝丝状，是由于很高的“surfacetension”引起的。

一句话总结：

当当哐！

FillObject，Prticlelayer建泡泡

嚓咔咔！

模拟事件脚本是关键，初始化场景，控制模拟进程

叽叽咕！

发射器，辅助器，也要来帮忙

咂叭叭！

mesh,mesh去渲染。

（不太押韵，有时间再修改，大家有好建议可以评论告诉我）