項(xiàng)目五動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用26001飄動(dòng)的旗幟動(dòng)畫(huà)制作02多米諾骨牌動(dòng)畫(huà)制作03小球擺動(dòng)撞擊墻體動(dòng)畫(huà)制作04雪花飄落動(dòng)畫(huà)制作26101

學(xué)習(xí)任務(wù)1飄動(dòng)的旗幟動(dòng)畫(huà)制作262◆

了解Maya軟件動(dòng)力系統(tǒng)的組成?！?/p>

熟悉nCloth節(jié)點(diǎn)與nucleus節(jié)點(diǎn)屬性調(diào)整方法?！?/p>

掌握使用“多切割工具”制作旗幟破碎效果的方法?！?/p>

掌握導(dǎo)出和導(dǎo)入動(dòng)力學(xué)緩存的方法。任務(wù)目標(biāo)263使用動(dòng)力學(xué)中的布料（nCloth）屬性制作如圖所示破碎的、飄動(dòng)的旗幟的動(dòng)畫(huà)。TITLEDIRECTORCAMERADATESCENETAKE任務(wù)引入264破碎的、飄動(dòng)的旗幟一、Maya軟件的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)1.?柔體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)柔體在受到力的作用時(shí)會(huì)發(fā)生形變。柔體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)通常用于模擬布料、頭發(fā)、肌肉等軟質(zhì)物體的動(dòng)態(tài)行為。Maya軟件柔體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)提供了柔體模擬工具（如nCloth、nHair），使用戶(hù)能夠創(chuàng)建柔體對(duì)象并設(shè)置其物理屬性（如拖拽、彈跳等）。通過(guò)模擬柔體在風(fēng)、重力等外力作用下的形變過(guò)程，可以制作出逼真的布料飄動(dòng)、頭發(fā)飛舞等動(dòng)畫(huà)效果。相關(guān)知識(shí)2652.?剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)剛體是指形狀和大小在模擬過(guò)程中保持不變的物體，它們受到力的作用時(shí)不會(huì)發(fā)生形變。Maya軟件剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)允許用戶(hù)創(chuàng)建剛體對(duì)象，并設(shè)置其物理屬性，以模擬真實(shí)世界中的剛體行為，包括物體之間的碰撞、滾動(dòng)、彈跳等。2663.?粒子系統(tǒng)粒子系統(tǒng)用于模擬大量小物體運(yùn)動(dòng)。每個(gè)粒子都代表一個(gè)獨(dú)立的小物體，具有自己的屬性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。Maya軟件配置了強(qiáng)大的粒子系統(tǒng)，允許用戶(hù)創(chuàng)建和管理粒子對(duì)象。用戶(hù)可以設(shè)置粒子的屬性，并應(yīng)用各種力場(chǎng)和約束來(lái)控制粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和交互效果。通過(guò)粒子系統(tǒng)，可以制作出逼真的煙霧、火焰、爆炸場(chǎng)景等。2674.?流體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)流體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)是指對(duì)液體和氣體等流體行為進(jìn)行模擬的技術(shù)。流體模擬在影視特效制作、游戲開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。Maya軟件流體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)提供了Bifrost等流體模擬引擎，支持用戶(hù)創(chuàng)建和管理流體對(duì)象。用戶(hù)可以設(shè)置流體的屬性，并應(yīng)用各種力場(chǎng)和約束來(lái)控制流體的運(yùn)動(dòng)軌跡和交互效果。通過(guò)流體模擬，可以制作出逼真的水流、煙霧、火焰等。2685.?動(dòng)力學(xué)解算器動(dòng)力學(xué)解算器負(fù)責(zé)計(jì)算和處理動(dòng)力學(xué)模擬中的物理交互和運(yùn)動(dòng)。Maya軟件提供了多種動(dòng)力學(xué)解算器，如nDynamics解算器、Bullet解算器等，用戶(hù)可以根據(jù)需要選擇合適的解算器。6.?動(dòng)力學(xué)約束動(dòng)力學(xué)約束用于模擬物體之間的連接關(guān)系和運(yùn)動(dòng)限制，有鉸鏈約束、滑動(dòng)約束等。通過(guò)添加動(dòng)力學(xué)約束，用戶(hù)可以創(chuàng)建出更加復(fù)雜和真實(shí)的物理模擬效果，如機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)、車(chē)輛行駛等。269二、柔體模擬工具——nClothnCloth是Maya軟件動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中用于模擬布料、軟質(zhì)物體等的動(dòng)態(tài)行為的工具。通過(guò)nCloth，用戶(hù)可以創(chuàng)建出逼真的布料飄動(dòng)、折疊、撕裂等效果。創(chuàng)建對(duì)象后，在“菜單集”菜單中選擇“FX”，然后在菜單欄選擇“nCloth>創(chuàng)建nCloth”，即可為對(duì)象賦予布料屬性，如圖所示。270271為對(duì)象賦予布料屬性為對(duì)象賦予布料屬性后，大綱視圖中會(huì)出現(xiàn)nucleus節(jié)點(diǎn)和nCloth節(jié)點(diǎn)，對(duì)布料的屬性調(diào)整大多通過(guò)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的屬性調(diào)整實(shí)現(xiàn)，如圖所示。272nucleus節(jié)點(diǎn)和nCloth節(jié)點(diǎn)1.?nCloth節(jié)點(diǎn)在Maya軟件中創(chuàng)建布料（nCloth）后，nCloth節(jié)點(diǎn)會(huì)隨之生成。這個(gè)節(jié)點(diǎn)屬性包含了控制布料行為的各種參數(shù)，用戶(hù)可以通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)來(lái)精確模擬布料的物理特性。2.?nucleus節(jié)點(diǎn)nucleus節(jié)點(diǎn)提供了進(jìn)行物理模擬的統(tǒng)一框架。它允許用戶(hù)通過(guò)調(diào)整不同的物理屬性來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界中的物理現(xiàn)象，如重力效應(yīng)、風(fēng)力效應(yīng)、碰撞等。273nucleus節(jié)點(diǎn)的功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）內(nèi)部力控制。nucleus節(jié)點(diǎn)可以控制內(nèi)部力，這些內(nèi)部力會(huì)影響屬于特定解算器系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)。（2）風(fēng)場(chǎng)模擬。除了重力模擬外，nucleus節(jié)點(diǎn)還支持風(fēng)場(chǎng)模擬。通過(guò)調(diào)整“風(fēng)速”和“風(fēng)向”等參數(shù)，可以模擬布料在風(fēng)中翻滾、做波浪運(yùn)動(dòng)或流動(dòng)等效果。274（3）空間比例調(diào)整。為了確保在模擬過(guò)程中適當(dāng)?shù)貙⒅亓?yīng)用在nucleus對(duì)象上，用戶(hù)需要設(shè)置“空間比例”。這是因?yàn)閚ucleus解算器將厘米解釋為米，所以可能需要調(diào)整對(duì)象的Maya?nucleus解算器的“空間比例”，以避免場(chǎng)景中的大型nCloth對(duì)象因比例問(wèn)題而表現(xiàn)異常。275如圖所示，nucleus節(jié)點(diǎn)屬性編輯器的卷展欄中都是關(guān)于物理世界屬性的參數(shù)；nCloth節(jié)點(diǎn)屬性編輯器的卷展欄中都是關(guān)于布料屬性的參數(shù)。276nucleus節(jié)點(diǎn)和nCloth節(jié)點(diǎn)的卷展欄三、nCloth約束系統(tǒng)——nConstraintnConstraint是Maya軟件中用于控制nCloth對(duì)象動(dòng)態(tài)行為的約束系統(tǒng)。它允許用戶(hù)通過(guò)限制nCloth對(duì)象的某些屬性來(lái)創(chuàng)建復(fù)雜的布料模擬效果。nConstraint通常與nCloth對(duì)象一起使用，以實(shí)現(xiàn)更逼真、更可控的布料動(dòng)畫(huà)。在動(dòng)畫(huà)制作時(shí)，選中對(duì)象，在“nConstraint”菜單中選擇約束類(lèi)型并調(diào)整相關(guān)參數(shù)即可應(yīng)用約束系統(tǒng)。2771.?點(diǎn)約束使用點(diǎn)約束可限制nCloth對(duì)象上某一點(diǎn)的位置，使對(duì)象跟隨另一個(gè)物體移動(dòng)。2.?方向約束使用方向約束可限制nCloth對(duì)象的旋轉(zhuǎn)方向，以與另一個(gè)物體的旋轉(zhuǎn)方向保持一致。3.?拉伸約束使用拉伸約束可限制nCloth對(duì)象上選定面或邊的拉伸阻力。2784.?彎曲約束使用彎曲約束可限制nCloth對(duì)象上選定面或邊的彎曲強(qiáng)度。5.?撕裂約束使用撕裂約束可定義nCloth對(duì)象上可撕裂的頂點(diǎn)或區(qū)域。6.?變換約束使用變換約束可鎖定nCloth對(duì)象的某些頂點(diǎn)或邊界點(diǎn)，使其在動(dòng)畫(huà)播放時(shí)保持固定位置。279四、動(dòng)力學(xué)緩存的導(dǎo)出和導(dǎo)入動(dòng)力學(xué)緩存的導(dǎo)出與導(dǎo)入是動(dòng)畫(huà)制作中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，使用該技術(shù)可以保存并重復(fù)使用動(dòng)力學(xué)模擬的復(fù)雜結(jié)果，如布料模擬等。這類(lèi)模擬涉及諸多物理計(jì)算，涵蓋重力、風(fēng)力、碰撞等多重因素。將這些模擬結(jié)果導(dǎo)出為緩存文件，在后續(xù)的渲染過(guò)程中就無(wú)須再次進(jìn)行這些煩瑣的物理計(jì)算，從而顯著提升渲染速度和工作效率。280在動(dòng)畫(huà)制作時(shí)，完成動(dòng)力學(xué)模擬后，選擇要導(dǎo)出緩存的動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)象，如布料、流體或粒子系統(tǒng)等，在菜單欄選擇“緩存>Alembic緩存>將所有內(nèi)容導(dǎo)出到?Alembic...”，即可導(dǎo)出緩存文件。如果需要導(dǎo)入動(dòng)力學(xué)模擬緩存文件，在菜單欄選擇“文件>導(dǎo)入”，選擇動(dòng)力學(xué)模擬緩存文件，即可導(dǎo)入緩存文件。28102

學(xué)習(xí)任務(wù)2多米諾骨牌動(dòng)畫(huà)制作282◆

了解主動(dòng)剛體、被動(dòng)剛體的概念和區(qū)別。◆

能使用Maya軟件中的剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)來(lái)模擬多米諾骨牌之間的剛體碰撞。任務(wù)目標(biāo)283使用Maya軟件剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)制作如圖所示的多米諾骨牌動(dòng)畫(huà)效果，可通過(guò)小球砸在骨牌上提供骨牌倒下的推動(dòng)力。TITLEDIRECTORCAMERADATESCENETAKE任務(wù)引入284

多米諾骨牌動(dòng)畫(huà)效果一、剛體動(dòng)力學(xué)分類(lèi)在Maya軟件中，剛體分為主動(dòng)剛體和被動(dòng)剛體兩種類(lèi)型，它們之間的差異見(jiàn)下表。相關(guān)知識(shí)285主動(dòng)剛體和被動(dòng)剛體之間的差異二、設(shè)置剛體類(lèi)型的方法選中對(duì)象，在菜單欄單擊“場(chǎng)/解算器”，在菜單中選擇“創(chuàng)建主動(dòng)剛體”或“創(chuàng)建被動(dòng)剛體”，如圖所示。286主動(dòng)剛體和被動(dòng)剛體的創(chuàng)建三、剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例1.?創(chuàng)建物體碰撞效果使用剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，可模擬兩個(gè)或多個(gè)剛體之間的碰撞效果。通過(guò)調(diào)整剛體的質(zhì)量、摩擦力等屬性，可以創(chuàng)建出不同的碰撞效果。2872.?創(chuàng)建重力影響效果使用剛體動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，可模擬剛體在重力作用下的下落和反彈效果。通過(guò)調(diào)整重力場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，可以創(chuàng)建出逼真的重力影響效果。3.?模擬剛體之間的連接關(guān)系可使用動(dòng)力學(xué)約束來(lái)模擬剛體之間的連接關(guān)系，如鉸鏈約束、滑動(dòng)約束等。這些約束將影響剛體在模擬中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和位置關(guān)系。28803

學(xué)習(xí)任務(wù)3小球擺動(dòng)撞擊墻體動(dòng)畫(huà)制作289◆

學(xué)會(huì)使用Bullet插件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬的方法?！?/p>

熟悉主動(dòng)剛體和被動(dòng)剛體的應(yīng)用方法。任務(wù)目標(biāo)290使用Bullet插件制作如圖所示的小球擺動(dòng)撞擊墻體動(dòng)畫(huà)。TITLEDIRECTORCAMERADATESCENETAKE任務(wù)引入291

小球擺動(dòng)撞擊墻體動(dòng)畫(huà)一、Bullet插件及其加載方式Bullet插件基于BulletPhysics庫(kù)構(gòu)建，使用它可以創(chuàng)建大規(guī)模、高真實(shí)性的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬場(chǎng)景。該插件支持創(chuàng)建包含交互性柔體、剛體對(duì)象以及受精確約束的碰撞對(duì)象在內(nèi)的復(fù)雜環(huán)境。借助Bullet插件，用戶(hù)可以輕松實(shí)現(xiàn)物體間的動(dòng)態(tài)交互，無(wú)論是模擬柔軟的布料飄動(dòng)，還是模擬剛硬的物體碰撞，都能得到精準(zhǔn)而真實(shí)的模擬效果。相關(guān)知識(shí)292在“菜單集”菜單選擇“FX”，菜單欄中就會(huì)出現(xiàn)“Bullet”菜單，如果菜單欄中找不到“Bullet”菜單，可在菜單欄選擇“窗口>設(shè)置/首選項(xiàng)>插件管理器”，在彈出的窗口中勾選“bullet.mll”后“加載”“自動(dòng)加載”的復(fù)選框，“Bullet”菜單就會(huì)出現(xiàn)在菜單欄中，如圖所示。293

顯示“Bullet”菜單二、使用Bullet插件創(chuàng)建主動(dòng)剛體流程加載插件后，選中對(duì)象，在菜單欄選擇“Bullet>主動(dòng)剛體”并勾選命令后復(fù)選框，即可創(chuàng)建主動(dòng)剛體。1.?刪除對(duì)象歷史操作記錄在設(shè)置對(duì)象為主動(dòng)剛體時(shí)，務(wù)必刪除其歷史操作記錄。這是因?yàn)闅v史操作記錄中可能包含不必要的變換或操作數(shù)據(jù)，這些會(huì)影響物理模擬的準(zhǔn)確性。2942.?設(shè)置主動(dòng)剛體類(lèi)型創(chuàng)建主動(dòng)剛體時(shí)，要先選擇適當(dāng)?shù)膭傮w類(lèi)型?？紤]到現(xiàn)實(shí)世界中物體的復(fù)雜多樣性，為了提升計(jì)算效率并減輕硬件負(fù)擔(dān)，通常需要對(duì)碰撞物體的形狀進(jìn)行一定程度的簡(jiǎn)化和抽象處理。如圖所示為Bullet插件提供的主動(dòng)剛體的主要類(lèi)型，在設(shè)置主動(dòng)剛體類(lèi)型時(shí)，要根據(jù)對(duì)象的實(shí)際形狀選擇最接近的類(lèi)型。295296不同類(lèi)型的主動(dòng)剛體Bullet插件提供的主動(dòng)剛體類(lèi)型3.?設(shè)置剛體屬性可在通道盒或?qū)傩跃庉嬈髦性O(shè)置剛體的質(zhì)量、初始位置、旋轉(zhuǎn)狀態(tài)等屬性，如圖所示。297調(diào)整參數(shù)在大綱視圖列表中選擇bulletSolver節(jié)點(diǎn)，可在屬性編輯器中調(diào)整物理模擬的各種參數(shù)，這些參數(shù)將影響剛體在物理模擬中的行為。勾選“解算器顯示”卷展欄下“碰撞形狀”的復(fù)選框，對(duì)象將被綠色的形狀包裹，其中，“殼線”可以將其理解為模型所有凸出頂點(diǎn)之間的連線，如圖所示。298

勾選“碰撞形狀”的復(fù)選框4.?將地面設(shè)定為被動(dòng)剛體將地面設(shè)定為被動(dòng)剛體，并選擇平面作為碰撞對(duì)象形狀類(lèi)型。這樣可以確保地面在物理模擬中保持穩(wěn)定不動(dòng)，為其他剛體提供穩(wěn)定的支撐和碰撞反饋。5.?模擬運(yùn)行場(chǎng)景模擬運(yùn)行場(chǎng)景，觀察剛體的行為是否符合預(yù)期。如有需要，根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)剛體的屬性或碰撞對(duì)象進(jìn)行調(diào)整。299三、使用Bullet插件注意事項(xiàng)在使用Bullet插件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)解算時(shí)，需注意以下要點(diǎn)：（1）Bullet插件自帶獨(dú)立的解算系統(tǒng)，默認(rèn)情況下，Maya場(chǎng)對(duì)其是不產(chǎn)生影響的。300（2）若希望物體在Maya場(chǎng)/解算器下受到各種力的影響，需勾選“使用Maya場(chǎng)”復(fù)選框，如圖所示。此時(shí)，Bullet插件解算器將不再對(duì)物體起作用。（3）Maya場(chǎng)和Bullet插件的解算系統(tǒng)不能同時(shí)對(duì)一個(gè)物體產(chǎn)生作用，兩者需擇一使用。301勾選“使用Maya場(chǎng)”復(fù)選框04

學(xué)習(xí)任務(wù)4雪花飄落動(dòng)畫(huà)制作302◆

了解粒子系統(tǒng)相關(guān)概念?！?/p>

了解粒子形態(tài)對(duì)動(dòng)力學(xué)效果的影響?！?/p>

學(xué)會(huì)運(yùn)用粒子系統(tǒng)與動(dòng)力學(xué)工具制作雪花飄落動(dòng)畫(huà)。任務(wù)目標(biāo)303利用粒子的各種屬性以及動(dòng)力學(xué)工具制作圖所示的雪花飄落動(dòng)畫(huà)。TITLEDIRECTORCAMERADATESCENETAKE任務(wù)引入304雪花飄落動(dòng)畫(huà)畫(huà)面一、粒子系統(tǒng)相關(guān)概念1.?粒子粒子是粒子系統(tǒng)中的基本元素，可以是點(diǎn)、幾何體、圖像等，它們?cè)诳臻g中移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放，形成各種視覺(jué)效果。相關(guān)知識(shí)3052.?發(fā)射器發(fā)射器負(fù)責(zé)生成和發(fā)射粒子。Maya軟件提供了多種類(lèi)型發(fā)射器，如點(diǎn)發(fā)射器、線發(fā)射器、面發(fā)射器和體積發(fā)射器等，可滿足不同的創(chuàng)作需求。3.?力場(chǎng)力場(chǎng)影響粒子的運(yùn)動(dòng)，如重力、風(fēng)力、吸引力或排斥力等。通過(guò)添加和調(diào)整力場(chǎng)，可以控制粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和動(dòng)態(tài)效果。3064.?生命周期生命周期是指粒子從生成到消失的時(shí)間。通過(guò)調(diào)整生命周期參數(shù)，可以控制粒子的存在時(shí)間和動(dòng)態(tài)表現(xiàn)。5.?粒子屬性粒子的屬性如顏色、大小、速度等，可以隨時(shí)間變化而變化，調(diào)整粒子屬性可為粒子效果增添更多的變化和細(xì)節(jié)。307二、粒子的創(chuàng)建與編輯1.?粒子的創(chuàng)建在“菜單集”菜單選擇“FX”，在菜單欄選擇“nParticle”系統(tǒng)即可彈出集合了粒子創(chuàng)建、編輯等命令或工具的菜單，可通過(guò)選擇“創(chuàng)建發(fā)射器”“從對(duì)象發(fā)射”“nParticle工具”創(chuàng)建粒子。（1）創(chuàng)建發(fā)射器。選擇該命令后，用戶(hù)可通過(guò)設(shè)定相關(guān)參數(shù)（如速度、方向、壽命等）生成粒子。308（2）從對(duì)象發(fā)射。該命令允許用戶(hù)從選定的對(duì)象表面發(fā)射粒子，適用于模擬從特定表面產(chǎn)生粒子的效果。（3）nParticle工具。該工具允許用戶(hù)直接在場(chǎng)景中通過(guò)單擊創(chuàng)建單個(gè)粒子或在特定區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建粒子云。3092.?粒子的編輯粒子創(chuàng)建之后，大綱視圖中會(huì)出現(xiàn)nParticle節(jié)點(diǎn)、emitter節(jié)點(diǎn)、nucleus節(jié)點(diǎn)，單擊節(jié)點(diǎn)，即可在屬性編輯器中設(shè)置相關(guān)參數(shù)。nParticle節(jié)點(diǎn)主要用于控制