RealFlow翻译教程01破裂的肥皂泡.docx
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RealFlow翻译教程01破裂的肥皂泡
重要提示:
这个教程最终模拟时,第一遍会报错。
Reset一下,再模拟就正常了。
具体原因解释请看问题总结日志:
内容简介:
重要提示
在SoapBubble”,有一个错误。
第二个脚本不能放在“StepsPre”,应放在“FramesPre”。
非常感谢来自孟买/印度(Mumbai/India)的朋友SukumarSenthilRaj,告诉我们这个错误。
正确的教程已经放到下载栏了。
此免费教程教你怎样创建一个,在慢镜头中慢慢破裂肥皂泡的漂亮效果。
用一点Python脚本就可以帮助你能,确定肥皂泡的不同表面区域破裂。
一旦表达破开,效果就会波及整个泡泡。
虽然此效果可以不需要脚本,但为了更好的控制还是使用的好。
1.效果速度传播
2.可以轻松定义表面到底哪个区域破裂
3.当破裂产生就定义新的点
4.此效果不只限于肥皂泡,可用于任意开关
最后,创建这流体特殊效果要做的一些设置,仅仅是非常高的表面张力值(tension)。
辅助器和力也很重要。
当然要进行Mesh操作,另一个是原因是,因为我们想输出一个肥皂泡,最好也是用Mesh。
你能在右边看到两个视频,第一个是在RealFlow里Mesh过的样子,第二个是输出渲染过的版本。
总之这个慢慢破裂的肥皂泡效果是非常可吸引人的,你可以加上其它设置,应用在不同场合,例如用kill辅助器做成,等离子球或融化效果。
展示出你的作品
当然一个教程只能是一种解决问题的方法,我们希望你多调调参数,力和动画曲线,并展示出你的实现方法。
我们对你作的教程很感兴趣,你可以在网站上发静帧或给我们视频链接。
下面PDF正文部分----------------------------------------------------------------------------------------
肥皂泡每个人都吹过,甚至成人也会很有兴趣的玩,还尝试玩出不同花样。
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"FillObject"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)
scene.setGlobalVariableValue("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
foriinrange(0,4):
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("oldRadius")
idList=scene.getGlobalVariableValue("idList")
emitter=scene.getEmitter("Fill_Object01")
particleList=emitter.getParticles()
initialRadiiList=[0.005,0.009,0.015,0.012]
counter=0
#Loopthroughallparticles,getIds
forparticleinparticleList:
theId=particle.getId()
#CheckifthecurrentIdisinalreadystoredintheidList.
#Ifyes,calculatetheradiusaroundtheseedparticles.
iftheIdinidList:
newRadius=oldRadius+initialRadiiList[counter]
neighbors=particle.getNeighbors(newRadius)
counter+=1
#Replacetheoldradiuswiththenewradiustosimulateagrwoingarea
scene.setGlobalVariableValue("oldRadius",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:
initialRadiiList=[0.005,0.009,0.015,0.012]
[...]
iftheIdinidList:
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):
particle.setVelocity(Vector.new(0,0,0))
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。
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
NodeParams>Display>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"Resolution"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)