基于3ds max三维动画粒子特效的制作技法解析——以粒子流源为例

文尔茜，李 超，张 敏

（湖南工业职业技术学院，湖南 长沙，410208）

Autodesk是设计与制作技术领域的全球领导者，凭借在建筑、工程、施工、设计、制造和娱乐方面的专业知识，正引领世界各地的创新者应对当今面临的紧迫挑战。[1]Autodesk旗下的三维动画设计与制作软件3ds max使用计算机图形技术，使对象看起来像在三维空间中移动，艺术家使用3D建模软件构建对象，动画师将装备置于战略点上，使其看起来像在移动，较新的动画方法涉及动作捕捉，可以记录演员的实时数字动画动作。[2]

1 粒子流源简介

3ds max中的粒子流源是很多大型影片和游戏中三维特效制作的主要工具，利用粒子流源制作的三维特效具有很强的沉浸感。[3]粒子流源是一个全新的事件驱动型粒子系统，可以创建类似雨、雪、雾等动态的自然景观。[4]它可以自定义粒子的行为，测试粒子的属性，并根据测试结果将其发送给不同的事件。[5]在粒子流源的粒子视图编辑窗口可以直观地创建和编辑事件，而且每个事件都可以为粒子指定不同的属性和行为。[6]粒子流源可以定义一段粒子动画程序，这段动画程序可以完成粒子的运动、改变粒子的属性、测试粒子与场景中其他对象的相互作用[7]，并且可以定义每个时间点粒子的状态和行为。3ds max中的喷射粒子、粒子云、超级喷射粒子等都可以被粒子流源所取代。粒子源流能和Maxscript脚本语言紧密结合，从而实现各种复杂的三维粒子动画效果。[8]下面以下雨动画为例介绍粒子流源的创建及制作技巧。

2 利用粒子流源创建下雨特效技法解析

2.1 创建下雨场景

2.2 设置材质

按M键打开材质编辑器，先将第一个未使用过的材质球命名为“地面材质”，设置地面为“虫漆材质”的复合材质——基础材质为水泥地，虫漆材质为水，虫漆颜色混合为92。动态雨水的凹凸贴图动画，设置第0帧的相位为0，第200帧的相位为14，如图3所示。

再命名第二个材质球为“茶壶材质”，茶壶也是“虫漆材质”，虫漆颜色混合为30。基础材质为标准材质，漫反射颜色为白色，虫漆材质漫反射颜色为黑色，高光级别为174，光泽度为24，反射贴图为平面镜，数量为65。凹凸贴图为噪波，数量为63，噪波类型为湍流，大小为8.4，级别为5.6，颜色#1为浅灰RGB(169,169,169)，颜色#2为RGB(60,60,60)，制作茶壶上流水动画效果的贴图动画在第0帧噪波相位为0，坐标偏移Z轴为0，在第200帧噪波相位为14，Z轴坐标偏移值为32.9，如图4所示。

第三个材质球命名为“水花材质”，该材质为标准材质，明暗器基本参数为“面贴图”，漫反射颜色为白色，自发光43，高光级别115，光泽度为79，不透明度为74，贴图类型为遮罩，遮罩贴图为噪波，噪波类型为分形，大小26.2，级别为3，遮罩为渐变，渐变类型为径向，如图5所示。

第四个材质球命名为“雨滴材质”。“雨滴材质”为标准材质，漫反射颜色为白色，自发光值69，不透明度50。

2.3 创建粒子流源

在场景任意位置创建粒子流源作为下雨的粒子系统，进入粒子流源的修改面板，单击“粒子视图”，打开粒子视图对话框，对于下雨的粒子流需要设置9项参数：出生（发射开始设置为-35，发射停止设置为200，速率设置为1500）；位置对象（按列表选择降雨发射器，选择体积位置）；旋转（方向矩阵设置为速度空间，X方向旋转90度）；力（“按列表”选择重力）；图形标准（图形为四面体，大小为0.254 m）；缩放（取消限定比例，比例因子X%为3，Y%为200，Z%为3）；材质静态（指定材质为雨滴）；删除（“按粒子年龄”中寿命设置为40）；显示（类型设置为边界框），如图6所示。

雨水落到地面和茶壶上会溅起水花，此处创建一个水花粒子效果。地面溅起的水花出生时间从第0帧至第200帧，速率为1200；位置对象选择“地面”，位置选择“曲面”；速度为0.1 m，方向为沿图标箭头，勾选反转；显示按十字叉方式；所有粒子全部发送出去。茶壶溅起的水花出生时间从第0帧至200帧，速率为150；位置对象选择“茶壶”，位置选择“曲面”；速率按曲面中速度设置为7 m，曲面几何体选择“茶壶”，方向为曲面法线。从地面和茶壶溅起的水花进行二次繁殖，对于繁殖速率和数量的设置，勾选删除父粒子，子孙数为50，变化30%，对于速度的设置为使用单位1 m，变化30%，散度为50。水花消失过程，图形朝向摄像机，材质静态为水花材质，删除过程是2～5帧，并受重力影响掉至地面，如图7所示。

创建自由摄像机，镜头选用35 mm，视野为33.3，启用运动模糊，创建目标平行光，启用阴影，光线强度倍增为1.723，颜色为RGB(203,220,232)，聚光区/光束0.203 m，衰减区/区域3.429 m，创建两盏泛光灯，强度倍增0.46，颜色为RGB(32,51,64)，打开“渲染设置”对话框，输出大小为350×200像素，单击渲染器选项卡，设置过滤器为Mitchell-Netravali[9]，如图8所示。

3 结语

Autodesk在过去十多年来不断更新，通过将可持续发展嵌入到数字孪生、碳足迹、绿色建筑、衍生式设计等各方面，3ds max三维技术更新换代的频率也在不断加快，虚拟现实技术和元宇宙未来世界也使人们对三维制作技术提出更高的要求，3ds max粒子特效的功能也随之有了更多的变化，以适应更多平台的使用，从而变得更强大。[10]