3ds Max: Částicové systémy - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

15. prosince 2010, 00.00 | Vítejte u tutoriálu, který vás provede tvorbou a nastavením částicového systému Super Spray, pomocí něhož budeme simulovat stoupající dým nebo páru.

Autodesk 3ds Max obsahuje implicitně sedm základních druhů částicových systémů, ke kterým se dostanete buď přes lištu hlavního menu (menu bar) pomocí tlačítka Create —›Particles, nebo přes příkazový panel (command panel) pomocí tlačítek Create —›Geometry, kde vyberete v roletové nabídce Particle Systems. Přes níže uvedené základní vlastnosti jednotlivých systémů není bezpodmínečně nutné striktně dodržovat jejich použití k simulaci jednotlivých jevů, jelikož Particle Systems je natolik komplexní nástroj, že záleží pouze na zkušenostech a zvycích uživatele, jaký typ částic a k čemu použije.

PF Source: Zdroj cesty nebo toku částic, který použijete společně s nástrojem Particle View, v němž částice provádíte různými událostmi a vlastnostmi.

Snow: Již podle názvu je to nejvhodnější kandidát na simulaci sněhových vloček nebo padajícího sopečného popela a podobně.

PArray: Particle Array je pole částic, které funguje pouze ve spojitosti s libovolným objektem, jenž poté slouží jako emitor částic nebo zvolených objektů.

Super Spray: Tento typ vysílání částic má velice rozsáhlé možnosti použití, lze jím simulovat mnoho atmosférických a přírodních jevů, stejně jako různé exploze a podobně.

Spray: Nejjednodušší způsob tvorby a vysílání částic s omezenými možnostmi nastavení, kterým můžete napodobit například mlhu a podobně.

Blizzard: Podobně jako Snow, ale jde dále v možnostech nastavení, takže nepřekvapivě třeba sněhové vánice nebo zvířený oblak prachu.

PCloud: Podobně jako PArray funguje Particle Cloud ve spojení s přiřazeným objektem, který poté ohraničuje emitované částice nebo zvolené objekty.

Pojďme si nyní vyzkoušet postup tvorby a nastavení jednoho z nejpoužívanějších emitorů částic, kterým je systém Super Spray, pomocí nějž budeme simulovat stoupající oblak dýmu nebo páry. Ostatní systémy generující částice mají editační menu víceméně stejné nebo podobné, takže pro názornost nám postačí tento jeden emitor. Samozřejmě je nutné si uvědomit, že v tomto tutoriálu probereme základní postup, protože stejně jako u jiných oblastí 3D grafiky (modelování, textury, animace apod.) platí, že možnosti nastavení těchto systémů jsou velice obsáhlé a větší VFX studia proto zaměstnávají odborníky, kteří se na práci s částicovými jevy specializují.

Částicové systémy vytvoříme jednoduchým klepnutím a tažením myši ve zvoleném výřezu, přičemž je ve většině případů důležité nasměrování příslušného emitoru částic, což lze upravovat pomocí příkazů Select and Move a Select and Rotate stejně jako u ostatních objektů. Po vytvoření zdroje požadovaného druhu částic klepneme na tlačítko Modify v příkazovém panelu a můžeme (a ve většině případů vlastně musíme) vlastnosti částic dále upravovat, i když zde máme pro většinu z nich k dispozici několik přednastavených šablon.

Připravíme si tedy novou scénu, nastavíme měrné jednotky, například na metry, a v Top pohledu vytvoříme po stisknutí tlačítka Super Spray klepnutím a tažením myši emitor, jenž bude vysílat částice kolmo vzhůru. Rozklepneme panel Modify a můžeme začít experimentovat s nastavením jednotlivých parametrů.

Než začneme s nastavením těchto jednotlivých parametrů, můžeme rozklepnout poslední roletku Load/Save Presets, kde máme k dispozici několik přednastavených šablon (Bubbles, Fireworks, Hose aj.), které již svými názvy vystihují možnosti jednotlivých šablon. Zde si také můžete pod novým názvem nakonec uložit vámi vytvořený systém, abyste jej mohli použít bez zdlouhavých nastavení do jiných projektů. Pokud nám žádná šablona nevyhovuje nebo musíme některou upravit k obrazu svému, můžeme začít editovat.

S editací základních parametrů začneme třeba hned u první roletky Basic Parameters, v poli označeném jako Particle Formation. Zde nastavujeme v úhlech odchýlení (Off Axis) od osy Z, nebo rozptyl částic (Spread). Pokud nastavíte hodnoty podle obrázku, získáte kolmo vedený proud částic, který se pozvolna rozšiřuje. V poli Viewport Display pak určíte, jakou formu zobrazení a kolik procent z celkového počtu částic chcete mít v pracovním výřezu. Pokud by se jednalo o složitější systém, je dobré pro plynulou animaci nepoužívat našich sto procent částic.

Druhou v pořadí je důležitá roletka Particle Generation, kde v poli Particle Quantity určíme buďto volbou možnosti Use Rate množství částic, které emitor vygeneruje v každém jednotlivém snímku navíc, případně zatrhnutím možnosti Use Total zvolíme absolutní počet částic, které se ve finálním renderingu objeví. V poli Particle Motion pak zvolíme rychlost (Speed) letících částic, a pokud nechceme, aby tato rychlost byla pro všechny částice konstantní, zvolíme v nabídce Variation jinou hodnotu v procentech než implicitní nulu.

Následuje další důležité pole Particle Timing, kde se nacházejí údaje o animaci částic, a to hlavně od kterého snímku mají částice začít (Emit Start) tryskat a od kterého snímku má generování částic skončit (Emit Stop), dále pak do kterého snímku se mají částice zobrazovat (Display Until). Nakonec určíme životnost částic (Life), jednotvárnost těchto nastavení pak můžeme zrušit volbou jiného čísla než nuly opět v nabídce Variation.

Další pole Particle Size je jasné, zde určíme jednak velikost částic (Size), a když nechceme mít všechny částice stejně velké, můžeme měnit v procentech udávané číselné hodnoty v nabídce Variation. Pokud zadáme jinou hodnotu než nulu u nabídky Grow For, budou se částice při tryskání z emitoru postupně zmenšovat, u nabídky Fade For je tomu naopak.

Třetí v pořadí je roletka Particle Type, která více než ty ostatní určuje ruku v ruce s věrohodným materiálem a správnými mapami, nakolik bude naše simulace různých jevů blízká realitě. Pokud nebudeme věnovat dostatečnou pozornost těmto kritériím, můžeme přes veškeré úsilí na dobrý výsledek zapomenout. V prvním poli Particle Types se nacházejí tři druhy částic. Realitě je nejbližší typ MetaParticles, ale pokud nevlastníte skutečně rychlý procesor či spíše procesory, zapomeňte na něj a pozornost věnujte spíše první nabídce Standart Particles, která ve většině případů společně s vhodným materiálem udělá stejně dobrou službu. Ve stejnojmenném následujícím poli si vyberete typ částic, který se objeví při renderingu. Pro simulace kouře a dýmu je možno použít například typ Sixpoint nebo Facing, u nichž se budeme snažit použít vhodný materiál a zároveň namapovat čelní plochy částic tak, aby se jejich okraje “rozpustily” a pomohly tak ve finále navodit zdání beztvarého oblaku dýmu.

Roletku Rotation Collision v našem případě vynecháme, zde byste určovali, nakolik budou vaše částice rotovat, ať už náhodně v nabídce Random, nebo podle vámi zadaných os v nabídce User Defined. Stejně tak nás prozatím nebude zajímat v pořadí předposlední roletka Particle Spawn (Plození částic), která by se nám mohla hodit v případě, že bychom k našemu částicovému systému připojili další z bohaté nabídky systémů 3ds Maxe, kterými jsou prostorové deformátory (Space Warps) zvané Deflektory (Deflectors), jež mají za úkol odrážet či vychylovat tok částic. Toto plození dalších částic pak také samozřejmě bude zvyšovat nároky na procesor vašeho počítače. Takže námi vytvořený částicový systém má do této chvíle po vyrenderování takovou podobu, jakou můžete vidět na níže přiloženém obrázku, kde dým nepřipomíná ani náhodou.

Nyní nastal čas výběru vhodného materiálu a map, které nereálný proud šesticípých hvězdic promění v dým nebo páru. Je mnoho různých způsobů, jak toho docílit, my se zaměříme na velice jednoduchý a přitom účinný postup, přičemž využijeme mapy, kterou 3ds Max implicitně nabízí speciálně pro částice. Otevřeme Material Editor, vybereme první prázdný slot a rozklepneme roletku Maps s mapovými kanály. Zde zatrhneme kanál Opacity a klepneme na tlačítko None.

Z nabídky map vybereme 3D mapu Particle MBlur, která obsahuje velice jednoduché editační pole, kde se kromě možnosti výběru barevných vzorků v podstatě nachází pouze parametr Sharpness, jehož implicitní hodnotu 2,0 změníme například na 0,1, čímž více rozostříme výsledný vzhled částic. Protože jsme pro výběr materiálu ponechali implicitní shader Blinn, samotné zbarvení dýmu nebo páry určujete změnou difusní barvy v roletce Shader Basic Parameters.

A to je vlastně vše, co je potřeba pro tvorbu skutečně pouze základního vzhledu této simulace, jejíž finální rendering bez dalších úprav můžete vidět buďto na obrázku níže, nebo zde jako krátké video ve formátu AVI.

Na kouř nebo dým mají ve skutečnosti samozřejmě vliv další síly, jako je třeba gravitace a vítr. Nástroje pro tvorbu těchto a dalších sil ( Motor, PBomb, Wortex atd.) naleznete v příkazovém panelu pod tlačítkem Create —›Space Warps v roletce Forces, přičemž je pro jejich působení na částicový systém musíte pomocí tlačítka Bind to Space Warp (na liště Main Toolbar) k němu připojit, což samozřejmě vede k dalším zajímavým možnostem. Ale to je téma na další, přinejmenším stejně obsáhlý tutoriál, jako je tento.