基于3ds max三維動畫粒子特效的制作技法解析
——以粒子流源為例

文爾茜，李 超，張 敏

（湖南工業職業技術學院，湖南 長沙，410208）

Autodesk是設計與制作技術領域的全球領導者，憑借在建筑、工程、施工、設計、制造和娛樂方面的專業知識，正引領世界各地的創新者應對當今面臨的緊迫挑戰。[1]Autodesk旗下的三維動畫設計與制作軟件3ds max使用計算機圖形技術，使對象看起來像在三維空間中移動，藝術家使用3D建模軟件構建對象，動畫師將裝備置于戰略點上，使其看起來像在移動，較新的動畫方法涉及動作捕捉，可以記錄演員的實時數字動畫動作。[2]

1 粒子流源簡介

3ds max中的粒子流源是很多大型影片和游戲中三維特效制作的主要工具，利用粒子流源制作的三維特效具有很強的沉浸感。[3]粒子流源是一個全新的事件驅動型粒子系統，可以創建類似雨、雪、霧等動態的自然景觀。[4]它可以自定義粒子的行為，測試粒子的屬性，并根據測試結果將其發送給不同的事件。[5]在粒子流源的粒子視圖編輯窗口可以直觀地創建和編輯事件，而且每個事件都可以為粒子指定不同的屬性和行為。[6]粒子流源可以定義一段粒子動畫程序，這段動畫程序可以完成粒子的運動、改變粒子的屬性、測試粒子與場景中其他對象的相互作用[7]，并且可以定義每個時間點粒子的狀態和行為。3ds max中的噴射粒子、粒子云、超級噴射粒子等都可以被粒子流源所取代。粒子源流能和Maxscript腳本語言緊密結合，從而實現各種復雜的三維粒子動畫效果。[8]下面以下雨動畫為例介紹粒子流源的創建及制作技巧。

2 利用粒子流源創建下雨特效技法解析

2.1 創建下雨場景

2.2 設置材質

按M鍵打開材質編輯器，先將第一個未使用過的材質球命名為“地面材質”，設置地面為“蟲漆材質”的復合材質——基礎材質為水泥地，蟲漆材質為水，蟲漆顏色混合為92。動態雨水的凹凸貼圖動畫，設置第0幀的相位為0，第200幀的相位為14，如圖3所示。

再命名第二個材質球為“茶壺材質”，茶壺也是“蟲漆材質”，蟲漆顏色混合為30?；A材質為標準材質，漫反射顏色為白色，蟲漆材質漫反射顏色為黑色，高光級別為174，光澤度為24，反射貼圖為平面鏡，數量為65。凹凸貼圖為噪波，數量為63，噪波類型為湍流，大小為8.4，級別為5.6，顏色#1為淺灰RGB(169,169,169)，顏色#2為RGB(60,60,60)，制作茶壺上流水動畫效果的貼圖動畫在第0幀噪波相位為0，坐標偏移Z軸為0，在第200幀噪波相位為14，Z軸坐標偏移值為32.9，如圖4所示。

第三個材質球命名為“水花材質”，該材質為標準材質，明暗器基本參數為“面貼圖”，漫反射顏色為白色，自發光43，高光級別115，光澤度為79，不透明度為74，貼圖類型為遮罩，遮罩貼圖為噪波，噪波類型為分形，大小26.2，級別為3，遮罩為漸變，漸變類型為徑向，如圖5所示。

第四個材質球命名為“雨滴材質”?！坝甑尾馁|”為標準材質，漫反射顏色為白色，自發光值69，不透明度50。

2.3 創建粒子流源

在場景任意位置創建粒子流源作為下雨的粒子系統，進入粒子流源的修改面板，單擊“粒子視圖”，打開粒子視圖對話框，對于下雨的粒子流需要設置9項參數：出生（發射開始設置為-35，發射停止設置為200，速率設置為1500）；位置對象（按列表選擇降雨發射器，選擇體積位置）；旋轉（方向矩陣設置為速度空間，X方向旋轉90度）；力（“按列表”選擇重力）；圖形標準（圖形為四面體，大小為0.254 m）；縮放（取消限定比例，比例因子X%為3，Y%為200，Z%為3）；材質靜態（指定材質為雨滴）；刪除（“按粒子年齡”中壽命設置為40）；顯示（類型設置為邊界框），如圖6所示。

雨水落到地面和茶壺上會濺起水花，此處創建一個水花粒子效果。地面濺起的水花出生時間從第0幀至第200幀，速率為1200；位置對象選擇“地面”，位置選擇“曲面”；速度為0.1 m，方向為沿圖標箭頭，勾選反轉；顯示按十字叉方式；所有粒子全部發送出去。茶壺濺起的水花出生時間從第0幀至200幀，速率為150；位置對象選擇“茶壺”，位置選擇“曲面”；速率按曲面中速度設置為7 m，曲面幾何體選擇“茶壺”，方向為曲面法線。從地面和茶壺濺起的水花進行二次繁殖，對于繁殖速率和數量的設置，勾選刪除父粒子，子孫數為50，變化30%，對于速度的設置為使用單位1 m，變化30%，散度為50。水花消失過程，圖形朝向攝像機，材質靜態為水花材質，刪除過程是2～5幀，并受重力影響掉至地面，如圖7所示。

創建自由攝像機，鏡頭選用35 mm，視野為33.3，啟用運動模糊，創建目標平行光，啟用陰影，光線強度倍增為1.723，顏色為RGB(203,220,232)，聚光區/光束0.203 m，衰減區/區域3.429 m，創建兩盞泛光燈，強度倍增0.46，顏色為RGB(32,51,64)，打開“渲染設置”對話框，輸出大小為350×200像素，單擊渲染器選項卡，設置過濾器為Mitchell-Netravali[9]，如圖8所示。

3 結語

Autodesk在過去十多年來不斷更新，通過將可持續發展嵌入到數字孿生、碳足跡、綠色建筑、衍生式設計等各方面，3ds max三維技術更新換代的頻率也在不斷加快，虛擬現實技術和元宇宙未來世界也使人們對三維制作技術提出更高的要求，3ds max粒子特效的功能也隨之有了更多的變化，以適應更多平臺的使用，從而變得更強大。[10]