Blender Basics 4-rd edition/Chapter 13- Particle System and Interactions — Blender3D

# Blender Basics 4-rd edition/Chapter 13- Particle System and Interactions

### Материал из Blender3D.

[править]

# Глава 13: Система Частиц и их Взаимодействие

Автор: James Chronister
Оригинальный перевод: Юлия Корбут aka Balista
Переработка текста: Азовцев Юрий aka gumanoed

Системе частиц было уделено большое внимание при разработке Blender 2.6. Возможно это самая замечательная и гибкая система создания эффектов. Когда вы включаете систему просчета частиц для объекта он может симулировать снег, огонь, дым, облака, искры, волосы, траву и многое многое другое. Когда для объекта включена система просчета частиц он перестает быть цельным объектом и начинает испускать частицы в соответствии с установленными параметрами. В разделе Materials можно настроить размер частиц (используя эффект halo), текстуры, их цвет и прозрачность. Вы можете настроить способ испускания частиц в определенном порядке или случайно используя параметр random в разделе Particle. Частицы могу притягиваться различными силами по осям X,Y или Z и силой гравитации. Вы можете настроить количество испускаемых частиц, как долго частицы будут существовать в анимации, в какой момент они начнут испускаться и когда этот процесс должен закончиться, а так же с какой начальной скоростью они должны испускаться. Эти и многие другие вопросы мы будем обсуждать в этой главе. Как и со всеми изученными ранее инструментами Blender - эксперименты с настройками системы частиц лучший способ освоить ее возможности.

[править]

## Настройки системы частиц

На первый взгляд настройки системы частиц в Blender могут показаться слишком сложными! В связи с гибкостью системы частиц в разделе Particle вы найдете большое количество параметров, которые вы можете изменить для получения различных эффектов. Сначала мы рассмотрим базовые параметры, а затем применим их для получения определенных эффектов. Выберите объект и перейдите в панель Particle. Первое, что нужно будет сделать - нажать кнопку "+" для включения системы просчета частиц для этого объекта. После нажатия кнопки "+" вы увидите несколько панелей с опциями ниже. На иллюстрации ниже приведен вид раздела Particle со всеми панелями в свернутом состоянии:

Basic Settings (Базовые Настройки) - Здесь вы задаете название системе частиц, для более удобного использования в дальнейшем; добавляете дополнительные системы просчета частиц; выбираете тип просчета частиц (emitter или hair) - Hair используется при создании любого вида нитей, например травы.

Панель Emission (Испускание) - Здесь указывается количество испускаемых частиц (amount), начало испускание (start) и продолжительность существования частиц (Lifetime).

Панель Cache - Для экономии времени и ресурсов компьютера вы можете "Запечь" (Bake) просчитанную систему частиц, сохранить ее в файл и использовать повторно.

Панель Velocity (Скорость) - Устанавливает параметры направления излучения частиц: по нормалям (normal) как при взрыве или в определенном направлении.

Панель Rotation (Вращение) - Придает частицам вращение.

Панель Physics (Физика) - Здесь вы можете выбрать тип физической модели расчета поведения частиц, массу частиц, размер и силу сопротивления воздуха.

Панель Render/Display - Параметры отображения частиц в окне моделирования и при рендере.

Панель Children - Экономит время при рендере, создавая копии частиц.

Панель Weights and Force Fields (Вес и Силовые Поля)- Параметры настройки силы тяжести, ветра, турбулентности и т.д.

Панель Vertex Groups (Группы Вершин) - Настройки групп для управления распределением.

[править]

### Основные настройки

Давайте поговорим об основных настройках системы частиц:

| При добавлении эффекта частиц к мешу думайте о нем как о наборе маленьких частиц, создаваемых в разное время в различных частях меша, существующих некоторое время в сцене и исчезающих по окончании этого времени. На панели Emission вы можете задать общее количество частиц (amount), в какой момент времени частицы начинают (start) и заканчивают (end) испускаться объектом, как долго каждая частица будет существовать после появления (lifetime) и будут ли различия во времени существования испускаемых частиц (random). Здесь же вы можете задать параметры испускания частиц с поверхности объекта (random - случайно, либо в определенном порядке).

Панель Cache используется для сохранения расчетов поведения ваших частиц в файл. Это позволяет ускорить работу в программе и процесс рендеринга. Каждый раз при изменении параметров поведения частиц компьютеру требуется выполнить расчет поведения всей системы частиц заново. Сохранение результатов этих расчетов в файл значительно ускорит дальнейшую работу. Этот процесс называется "Запекание" - "Baking". Каждый раз при нажатии клавиш Alt-"A" Blender делает расчет поведения частиц и лишь временно сохраняет результат в оперативной памяти. При повторном открытии сцены все расчеты нужно будет выполнять заново. |

| Наиболее важные параметры в панели Velocity - это "Normal" и "X,Y,Z". Параметр Normal контролирует силу испускания частиц с поверхности объекта, в то время как "X,Y,X" контролируют направление. Здесь есть и другие параметры, влияющие на способ испускания частиц. Параметр Random позволяет получить более реалистичный эффект при использовании системы частиц.

| РобоЧувак Спрашивает: Здесь полно настроек - как мне разобраться? Лучше всего будет делать изменения лишь в 1-м или 2-х параметрах за раз и проверять полученный эффект в окне 3D-вида по нажатию клавиш Alt-"A". Вы всегда можете отменить последние действия по команде Ctrl-"Z". Практика поможет разобраться со всеми настройками.

В панели Rotation расположены параметры влияющие на вращение частиц после испускания с поверхности объекта. Попробуйте установить достаточно большое значение параметра Random rotation и включить опцию Dynamic. Вы можете указать что будет влиять на вращение (по умолчанию - скорость). |

| Панель Physics это место, где вы можете сделать настройки используемой физической модели (по умолчанию используется Newtonian). Здесь вы можете указать размер, используемый для каждой частицы, или использовать параметр Random Size для случайного выбора размера каждой из частиц, массу (учитывается при столкновениях и воздействии силы тяжести) и затухание движения (dampening).

| Панель Render предоставляет доступ к настройкам внешнего вида частиц при рендере (F12) или анимации сцены. Если на панели кнопка "Emiter" не нажата, то при рендере вы увидите только частицы и не увидите меш, испускающий их. Вы так же можете включить видимость Не-испущенных/Исчезнувших (Unborn/Died) частиц. Так же, частицы могут быть представлены различным образом: Halo (требуются настройки материала), Линиями (Line), Группой (Group) или другим Меш объектом (Object).

В панели Display находятся все основные настройки отображения частиц в сцене. Вы можете включить отображение частиц в той же форме, как они будут при рендере (Render), в виде точек (Points), окружностей (Circles), крестиков (Crosses) и осей координат каждой частицы (Axis). Параметр Display позволяет уменьшить процент отображаемых во время моделирования частиц, что ускоряет работу программы. |

| В панели Emission вы устанавливаете общее количество частиц для данной сцены, но увеличивая это значение для получения хорошего вида травы или волос вы можете сильно замедлить процесс рендера и скорость работы Blender. Параметры на панели Children могут помочь решить эти проблемы. Если говорить просто, потомки (children) - это копии каждой частицы и повторных расчетов для них не требуется. Они повторяют поведение частицы, которую копируют, заполняя сцену более плотно. Вы можете установить степень "слипания" (clumping), случайность изменения размера потомков (Random), их количество для каждой частицы.

Панель Field Weights позволяет настроить такие параметры как Силу тяжести (Gravity), Ветер (Wind) и турбулентность (Turbulence). Например, если вы создаете Огонь, вам потребуется в этой панели установить параметр Gravity в значение 0, а в панели Velocity задать частицам некоторую скорость по оси Z. Для создания Фейерверка вам потребуется лишь небольшое значение параметра Gravity. |

| Параметры панели Vertex Groups могут использоваться во многих аспектах для управления поведением частиц. Вы можете задать вес для различных областей меша и контролировать интенсивность эффекта частиц. Мы более подробно рассмотрим использование Групп Вершин при создании волос и травы чуть позже в этой главе.

Панель Force Field Settings позволяет вам добавить дополнительные эффекты системе частиц. Это могут быть Сопротивление среды (Drag), Турбулентность (Turbulence), Ветер (Wind), Вихрь (Vortex) и т.д. Все эти эффекты могут быть анимированы. |

[править]

### Простой Взрыв с Системой Частиц (Фейерверк)

Давайте уделим некоторое время созданию простого взрыва с помощью системы частиц, для освоения методов работы с ней. Откройте новую сцену в Blender, удалите базовый Куб и добавьте Сферу (UV-Sphere). Масштабируйте Сферу и сделайте ее примерно в 2 раза меньше. В Окне Свойств перейдите в раздел Particle и добавьте для Сферы систему расчета частиц. Нажмите Alt-"A" для просмотра анимации системы частиц. Вы должны увидеть как частицы падают с поверхности сферы (слегка поверните ваш вид для лучшего обзора получившегося эффекта). Нажмите клавишу "Esc" для выхода из анимации и используйте клавиши "стрелка вправо/влево" для перехода к 30 кадру анимации. Вы должны увидеть что то похожее на иллюстрацию ниже.

| Частицы падают вниз, потому что по умолчанию сила тяжести (Gravity) включена. Для создания эффекта, похожего на фейерверк нам потребуется сделать несколько настроек. Для начала, разверните панель Emission и установите общее количество частиц (Amount) в сцене 300. Нам не потребуется 1000 частиц для фейерверка. Теперь, учитывая что фейерверк взрывается в течении достаточно короткого промежутка времени, нам нужно изменить значения параметров Start и End для получения нужного эффекта. Попробуйте установить Start в 50, а End в 52. Это приведет к выбросу всех 300 частиц за 2 кадра анимации. Частицы фейерверка обычно затухают различное количество времени. Установите значение параметра Lifetime равным 50 и измените значение параметра Random на максимальное (1.000). В завершении, измените параметр испускания частиц с Jitter на Random для создания эффекта большей хаотичности распределения частиц. Посмотрите как теперь выглядит анимация, нажав Alt-"A". Частицы по прежнему падают вниз, самое время рассмотреть следующие настройки.

В панели Velocity увеличьте значение параметра Normal до 4.00. Это создаст более сильный "выброс" частиц с поверхности сферы. Но гравитация по прежнему слишком сильно притягивает их вниз. Давайте исправим это. Перейдите в панель Field Weights и уменьшите параметр Gravity до 0.40. Поэкспериментируйте с этими параметрами для получения более реалистичного эффекта, на ваш взгляд. |

Пришло время разместить камеру для наилучшего вида при рендере. Перейдите в кадр, где частицы выглядят наиболее впечатляюще и нажмите клавишу "F12" для выполнения рендера. Вы увидите что то похожее на это: |

| Вы можете увидеть саму сферу в центре облака частиц. Для исправления этого недочета перейдите в панель Render (проверьте, что бы у вас была выделена Сфера с системой частиц) и выключите параметр Emitter. Сфера, испускающая частицы, будет не видна в финальном изображении и анимации. Здесь же вы можете поэкспериментировать с параметром Trail Count для получения эффекта повторного испускания частиц. Для улучшения эффекта взрыва добавьте для сферы материал и включите опцию Halo (мы говорили об этом в Главе 4). Установите для материала цвет (Diffuse Color), размер ореола (Halo Size) и включите форму сияния в виде линий (Lines) и звезд (Stars). В итоге вам следует добиться красивого эффекта сияющих частиц, похожих на искры фейерверка.

[править]

## Использование Модификатора Explode

Модификатор Explode создает отличный эффект "разрыва" чего либо. Мы используем предыдущий пример с фейерверком для иллюстрации работы этого модификатора. На панели Render снова включите параметр Emitter для отображения меша при рендере. В разделе Material на панели Halo отключите параметры Lines и Stars и сделайте размер ореола (Halo Size) несколько меньше, близким к 0.10. Перейдите в раздел Modifiers и добавьте для Сферы модификатор Explode. Активируйте опцию Cut Edges. Нажмите Alt-"A" и проверьте полученный эффект. Это хорошее начало, но требует некоторых настроек для большей реалистичности. |

Вернемся обратно в раздел Patricles. На панели Emission установите время существования частиц в сцене (Lifetime) обратно в 250 (длительность всей анимации) и переместите слайдер Random в значение 0. Придадим частицам вращение для более реалистичного эффекта. Для этого в панеле Velocity установите параметры Rotation и Random в значение между 0.500 и 1.000. В панеле Rotation активируйте функцию Dynamic, задайте некоторое значение параметру случайности (Random) для скорости и для фазы вращения (Rotation Phase). Установите значение угловой скорости (параметр Angular Velocity внизу панели) равным 6.00. Ключ к хорошему эффекту взрыва - установит параметры случайности повыше. Попробуйте поэкпериментировать и с другими параметрами, но описанные выше настройки должны дать хороший эффект. |

| Если вы хотите получить взрыв без сияющих частиц, установите параметр "Halo Size" в разделе Material в значение 0. Для придания большей "глубины" и реалистичности сцены, попробуйте добавить второй меш и сделать в нем несколько другие настройки системы частиц и цвета. Это создаст дополнительные уровни частиц при взрыве и добавит некоторую сложность сцене.

[править]

## Взаимодействие Частиц с Объектами и Силами

Мы с вами рассмотрели основные настройки, управляющие движением частиц. Но как создать взаимодействие частиц с окружающими объектами? Что если мы хотим что бы частицы отскакивали от других объектов или что бы их сдувал ветер?

[править]

### Взаимодействие с Другими Объектами:

Вы можете заставить частицы отскакивать от других объектов, используя параметр Colision в разделе Physics. На примере справа я создал сферу и включи для нее базовый эффект частиц. Под ней я добавил плоскость. Для того, что бы частицы отскакивали от плоскости при падении на нее: выделите плоскость, перейдите с раздел Physics, нажмите кнопку Collision и поэкспериментируйте с параметрами в блоке Particle ниже. Вы можете настроить, что будет происходить с частицами при падении: они будут отскакивать, исчезать или частично проходить сквозь плоскость. |

[править]

### Взаимодействие с Силами:

Частицы могут взаимодействовать с такими силами, как ветер. Силы могут применяться напрямую к системе частиц (в панели Force Field Settings) или могут быть добавлены другому объекту. При применении эффекта к системе частиц в целом он может влиять на данную систему или вся данная система может влиять на другую. Применяя эффект ветра на объект, вы можете анимировать этот объект для симуляции изменения направления ветра.

Для примера справа вы можете использовать Пустышку (Empty) в качестве источника силы ветра и Сферу с включенной системой частиц, для которой параметр Gravity был установлен в значение 0. Отображение Пустышки было переключено в режим "Arrows" для лучшей наглядности. |

Выделите Пустышку, перейдите в раздел Physics и нажмите кнопку "Force Fields". В выпадающем меню выберите тип силы "Wind", после чего вы увидите несколько окружностей вокруг Пустышки. Эти окружности показывают силу и направление "Ветра". По умолчанию направление ветра будет совпадать с направлением оси "Z" объекта.
Поверните пустышку так, что бы ветер "дул" в нужном вам направлении. Вы так же можете настроить Силу ветра (Strength), Порывы (Noise) и другие параметры. Для лучшего эффекта вы можете анимировать эти параметры, наведя курсор на блок с параметром и нажав клавишу "I".

Эти параметры одинаковы для большинства сил, которые вы можете применить для объекта. Эти силы можно применять и с другими эффектами системы физики, о которых мы поговорим чуть позже (одежда, жидкость, мягкие тела).

[править]

## Использование Частиц и Групп Вершин для создания Волос и Травы

В начале главы мы упомянули о том, что с помощью системы частиц можно создавать волосы и траву. Эти эффекты могут быть анимированы и взаимодействовать с различными силами и объектами. Волосы вы даже можно причесать!

[править]

### Основные Настройки Волос:

Для рассказа об основных настройках я создал Сферу (UV-Sphere), добавил для нее систему частиц и изменил тип частиц с "Emitter" на "Hair". Вероятно, в результате вы получите что то похожее на изображение ниже: длинные тонкие линии, направленные перпендикулярно поверхности шара. Самое время настроить длину волос с помощью параметра "Hair Length" на панели Emission. Я установил этот параметр в значение 1.00. Количество частиц-волос (Amount) я оставил равным 1000, как и было по умолчанию.

| Теперь при рендере вы должны увидеть что то близкое к иллюстрации слева. В разделе Particles есть много параметров, которые можно использовать для управления внешним видом волос, но давай попробуем обойтись лишь основными из них для простоты понимания. Для того, что бы сделать наши волосы более "наполненными", случайной длинны и придать им эффект влияния гравитации, попробуйте сделать следующие настройки:

На панели Render - используйте слайдер Randomize для придания случайности длинны волос.

На панели Children - выберите способ создания потомков "Simple", затем установите параметр Render Amount в значение близкое к 10. Это заполнит сферу большим количеством "волос" без создания дополнительных частиц (что потребовало бы больших расчетов). Здесь есть и другие паметры, позволяющие создать различные эффекты.

На панели Weights - активируйте опцию "Use for Growing Hair" и уменьшите значение параметра Gravity (до значения 0.020).

Эти параметры должны создать эффект, как на иллюстрации справа. Попробуйте поэкспериментировать и с другими параметрами. |

[править]

### Настройки Материала для Нитей:

Форма нитей может быть настроена в разделе "Material". Добавьте материал для Сферы и разверните панель "Strand". В блоке Size вы уидите параметры "Root" и "Tip". Для первого примера использованы параметры Root - 1.00, Tip - 0.25. Это создает заостренные на концах нити. Для второго примера параметры Root и Tip были установлены в значение 5.00. |

| РобоЧувак Говорит: Как и с обычных частицами с нитями могут взаимодействовать силы, например ветер, и двигать их.

[править]

### Создание и Использование Групп Вершин:

Давайте представим что вы хотите создать объект с травой или волосами, но не хотите чтобы частицы располагались по всей поверхности. Это можно контролировать с помощью Групп Вершин (Vertex Groups), которые назначают различный "вес" вершинам объекта. Для примера мы добавим плоскость, увеличим ее и в режиме редактирования подразделим ее 5 раз (кнопка Subdivision на Полке Инструментов). |

Теперь, перейдем в раздел Object Data в Окне Свойств и на панели Vertex Groups нажмем кнопку "+" для добавления новой группы вершин. Желательно изменить название группы с "Group" на что-то более понятное.

Пришло время назначить разный "вес" вершинам. Это возможно сделать двумя способами:

- Назначить вес вершинам в Режиме Редактирования.
- Назначить вес, используя режим "Weight Painting".

[править]

#### Назначение Веса Вершинам в Режиме Редактирования:

Перейдите в Режим Редактирования, снимите выделение со всех вершин и выделите только те, на которых должна быть наибольшая интенсивность травы (используйте клавишу "B" или "C" для выделения). Вы заметите, что в Режиме Редактирования на панели Vertex Groups доступно несколько дополнительных настроек. Установите слайдер Weight в значение 1.00 и нажмите кнопку "Assign" для придания выделенным вершинам наибольшей интенсивности испускания частиц (в нашем случае - нитей). Для областей без травы назначьте параметр Weight равный 0, а для областей со средней интенсивностью - среднее значение параметра Weight.

Для просмотра результата, в выпадающем меню снизу окна 3D-вида измените режим с "Edit" на "Weight Paint" (работу в этом режиме обсуждается далее). В этом режиме интенсивность отображается различным цветом.

[править]

#### Назначение Веса в Режиме Weight Paint:

Режим "Weight Painting" (рисование веса) позволяет вам как бы "наносить кисточкой" различный вес на различные части объекта. Вам по прежнему нужно создавать группу вершин, как описано в предыдущем разделе. Затем вы можете переключиться в режим Weight Paint (с помощью меню внизу окна 3D-вида).
Ваша плоскость станет синей, показывая что все вершины имеют нулевое значение параметра "Weight". Курсор превратиться в окружность, а на Полке Инструментов будут доступны инструменты для "Рисования Веса". Как и в случае назначения веса вершинам, вам нужно установить значение параметра Weight (вес), который вы хотите "нарисовать" на объекте. Так же, на Полке Инструментов вы можете выбрать Радиус кисти (Radius) и Силу нажатия (Strength). Сила нажатия контролирует степень интенсивности нанесения цвета при рисовании веса. Для обозначения областей с максимальной интенсивностью, установите параметр Силы нажатия (strength) в значение 1.00.

Для нашего примера я "раскрасил" плоскость как показано на иллюстрации. Синий цвет соответствует нулевой интенсивности, красный - максимальной (1.00). |

Вернемся в Объектный Режим.

| Пришло время добавить Систему Частиц и установить тип частиц в значение "Hair", как описывалось ранее. Для получения эффекта различной интенсивности, в соответствии с весами, которые мы нарисовали на группе вершин, в панели "Vertex Groups" в параметре "Dencity" выберите имя созданной ранее группы вершин. Группы вершин могут быть использованы и во многих других инструментах Blender.

[править]

### Другие Эффекты Волос:

Есть и другие настройки для волос, созданных системой частиц, о которых хотелось бы поговорить. Это придание формы волосам в режиме Particle и назначение цвета нитям, отличным от основного цвета объекта. Создайте новую сцену и добавьте Обезьянку. Сгладьте ее (кнопка Smooth на Полке Инструментов) и добавьте модификатор Subdivision Surface. Следующим шагом добавьте Группу Вершин, перейдите в режим Weight Paint и "покрасьте" те области, где хотите добавить волосы. Раскрашивание областей может быть несколько затруднительным из-за малого количества вершин, которыми образована Обезьянка. В поем варианте, приведенном на иллюстрации, у обезьянки будет козлиная бородка и модный ирокез: |

Перейдите в раздел Material и наложите на обезьянку материал с подходящим цветом. Я использовал серый. Теперь вы можете добавить систему частиц, переключить ее в режим Hair и выбрать Группу Вершин для различной интенсивности, как это обсуждалось выше. Установите параметры Длинна Волос (Hair Length), Количество (Amount), Потомки (Children) нужным, на ваш взгляд, образом. На этом этапе после рендера вы должны увидеть результат, близкий к приведенному изображению. |

Выглядит хорошо, но я бы хотел сделать волосы другого цвета. Для этого перейдите обратно в раздел Material и нажмите небольшую кнопу "+" рядом со списком материалов объекта для создания нового канала. Выделите новый канал и нажмите кнопку "New" для создания материала в новом канале. Задайте новому материалу осмысленное название в блоке под списком и установите желаемый цвет в панели "Diffuse". Я выбрал оттенок желтого.

В списке материалов теперь 2 материала, назначенных данному объекту. Первый материал используется для цвета самого меша, второй мы используем для придания цвета частицам (волосам).

Перейдите в раздел Particles и найдите панель Render. Вы увидите блок, в котором задается материал для частиц. Выберите в нем "Material: 2". Это даст команду Blender использовать для нитей второй материал. Нажмите клавишу "F12" и сделайте рендер изображения. Вы должны увидеть что-то похожее на иллюстрацию справа: |

Теперь самое время "причесать" волосы и бороду Обезьянки. Переключитесь из Объектного Режима в Particle Mode. На Полке Инструментов появится новый набор инструментов, доступных в этом режиме. По умолчанию вы будете видеть только основные нити, без дублирующих их потомков. Для их отображения вы можете включить опцию "Children" внизу Полки Инструментов. Попробуйте все инструменты, доступные на Полке Инструментов в режиме Particle. Используя Расческу (Cumb), Ножницы (Cut), Приглаживание (Smooth) и Распушение (Puff) вы можете придать нужную форму прическе и бороде.

При некоторой практике и терпении вы сможете создать великолепные эффекты!

В заключении главы о частицах давайте подведем итог. Используя основные настройки Системы Частиц, описанные здесь и экспериментируя с неописанными, вы можете создавать большое количество различных эффектов в вашей сцене. Вам нужна пыльная, ветреная погода? - Пожалуйста! Пожар с огнем и дымом? - Запросто! Трава на поле, раскачиваемая ветром? - Нет ничего проще! Просматривая форумы вы всегда найдете кого-то, использующего систему частиц совершенно новый способом. |

[править]

# Практическое Задание: Дождь в Сцене с Маяком