qbcycle Сообщение 12/12/2010 21:49 Копия темы
7 вещей, которые вам надо знать о частицах в компьютерной графике. Перевод статьи: www.pxleyes.com/blog/2010...

7 вещей, которые вам надо знать о частицах в компьютерной графике.

Системы частиц вездесущи в компьютерной графике. Они используются для моделирования снега, взрывов, искр, дождя, травы и многих других вещей, которые слишком тяжело моделировать и анимировать вручную.
Система частиц это просто сборище маленьких точек, которые можно заставить выглядеть как угодно, от клубов дыма до футбольных мячей. Частицы очень – важный инструмент в арсенале любого CG-художника, в особенности у аниматоров и создателей спецэффектов.
Они могут добавить реализма в сцену или улучшить ее потусторонними эффектами. Если вы видели крупно-бюджетный фильм последнего десятилетия, то как минимум один взрыв или одно облако пыли там были смоделированы в трехмерном пакете, а затем добавлены уже после того, как сцена была отснята. Частицы делают возможными эти эффекты, причем легко.

Типы рендера.

st.free-lance.ru/users/qb...

Системы частиц делятся по типу рендеринга на двухмерные (2D) и трехмерные (3D). Преимущество двухмерного рендеринга над трехмерным в том, что он значительно быстрее и определенные проблемы , которые распространенны в трехмерных сценах, просто не существуют в 2D рендеринге. (Такие как двухстронние материалы, сложная геометрия и т.п.)
Двухмерные рендереры в основном используются как движки, так как их скорости более чем достаточно для использования в реальном времени, например при научной визуализации или игре. Иллюзия частиц является наиболее впечатляющим образцом того, что могут некоторые инструменты для рендеринга 2D частиц.
Трехмерные рендереры более распространенны и вы обычно можете найти реализацию системы частиц в пакетах трехмерного моделирования, таких как Maya, 3ds max, Lightwave, Softimage XSI. В контексте 3D, частицы используются для имитации феноменов реальной жизни, требующих некоторого реализма (отбрасывания правильных теней, или преломляющихся сквозь объекты в сцене). Такие вещи будут достаточно сложны для реализации в 2D пакете, даже при наличии программ композитинга, способных на это. Так что, иногда художнику приходится менять скорость и простоту применения 2D рендереров на реализм и гибкость 3D рендереров.

Излучатели (Эмиттеры (Emitters))

st.free-lance.ru/users/qb...

Эмиттеры создают частицы. Вы обнаружите, что очень часто употребляются термины "рождение" (birth), "смерть" (death) и "жизнь" (life), потому что они метко описывают структуру анимации частиц. Частицы рождаются в эмиттере, они модифицируются каким-либо образом (обычно анимируются), они стареют, а затем умирают. Эмиттер очень часто задает важные начальные параметры частицам, такие как движение и продолжительность их жизни.
Различные потребности CG-художников требуют разных типов эмиттеров для различных задач. Существует два основных типа эмиттеров: точечные (point emitters) и поверхностные (area emitters). Точечные эмиттеры излучают частицы из одной точки, а поверхностные эмиттеры излучают частицы с заданной площади. Для таких эффектов, как выстрелы, или следы в пыли, хорошо подходят точечные эмиттеры, потому что эти типы эффектов отражают локальную реакцию объекта, такую как выстрел ружья или колесо машины на пыльной поверхности. В то же время точечные эмиттеры будут неадекватны для таких эффектов, как буря или водопад. Здесь на помощь приходят поверхностные эмиттеры. Такие эмиттеры излучают частицы со всей территории, которую они покрывают, что отлично для больших площадей, требуемых для создания эффекта снежной бури. Что обычно потребует большого количества точечных эмиттеров и множества их модификаций, может быть сделано с помощью одного поверхностного эмиттера. Есть и другие типы эмиттеров, например Particle Array в 3ds Max, который излучает частицы с любой поверхности (очень полезно, когда надо взорвать объект, или когда надо удалить пыль или другие частицы с поверхности).

Плоские частицы (Billboard particles).

st.free-lance.ru/users/qb...

Плоские частицы всегда обращены своей поверхностью в камеру. Это означает, что не важно под каким углом вы смотрите на систему частиц, поверхность частиц при этом всегда ориентирована на смотрящего. Другие параметры, такие как вращение, масштабирование и положение в пространстве могут воздействовать на внешний вид поверхности, но ориентация "лицом" к наблюдателю всегда сохраняется в плоских (Billboard) частицах. Эти частицы наиболее распространены там, где важна скорость рендера потому, что они являются прямоугольными полигонами с возможностью использования текстур прозрачности. Большое количество плоских частиц можно рендерить на экране в реальном времени с помощью любой современной видео карты (GPU – Graphic Processing Unit).

st.free-lance.ru/users/qb...

Плоские частицы работают наилучшим образом в симуляциях, где обратная сторона частицы не важна. Так, как если зритель видит эффект над собой или вдалеке, куда камера не пойдет, то значительно легче использовать плоские частицы и приблизительную глубину, если необходимо. Хорошо делать плоскими частицами дым, дальние огни, снег, дождь и некоторые разновидности искр.

Воксели (Voxels).

st.free-lance.ru/users/qb...

Термин "voxel" это сокращение словосочетания "volumetric pixel" (объемный пиксель). Как и пиксели на экране, где маленькие точки расположены по вертикальным и горизонтальным измерениям, волксели расположены еще и в дополнительном, третьем измерении. Думайте о вокселях как о кубиках, составленных вместе, где один воксель может полностью загородить воксель, стоящий за собой. Эта способность первостепенна при использовании вокселей в системах частиц, где прозрачность и пересечение между частицами важны для моделирования. Любые эффекты, которые требуют высокого уровня реализма, такие как облака, огонь или взрывы, могут быть созданы при помощи вокселей. Пакеты вроде Lightwave имеют встроенный рендеринг вокселей, но некоторые другие, типа 3ds max, могут быть дополнены плагинами типа FumeFX. Эффекты рендеринга объемных частиц не включены в поставку большинства пакетов для трехмерного моделирования.

Метасферы (Metaballs).

st.free-lance.ru/users/qb...

Теоретическая концепция метасфер лежит вне данного обзора, но в общем они могут быть описаны как лучшая высокоскоростная симуляция, доступная для жидкостей и похожих веществ, типа "лавы" в лавовых лампах. Способ их работы прост. Каждая частица – это идеальная сфера до тех пор, пока она не войдет в контакт с другой частицей. На определенном расстоянии друг от друга две частицы начинают формировать между собой соединение и объединяются в бОльшую частицу. Этот эффект очень распространен в природе, особенно в поведении капель жидкости, что делает метасферы полезными при моделировании жидкостей. Мета частицы также могут быть использованы для создания трехмерных моделей, в особенности органических объектов типа животных или людей, как показано на следующем рисунке.

st.free-lance.ru/users/qb...

Возраст частицы (Particle age).

st.free-lance.ru/users/qb...

Возраст частицы – это важная концепция, которая отражает то, что происходит с внешним видом частицы по мере прохождения ею жизненного цикла. В реальной жизни огонь имеет несколько стадий: пламя, сажа, дым. Иногда дым черный, иногда белый, иногда он меняется от одного до другого цвета из за свойств объекта в огне. Эти изменения могут быть смоделированы используя материалы и настройки, зависимые от возраста частицы. Эмиттеры обычно представляют несколько зависящих от возраста (age-dependent) настроек, таких как размер и скорость, но они не могут менять то как выглядит частица: как огонь или как черный дым. Вот тут и приходят на помощь возрасто-зависимые материалы. Частицы могут менять не только цвет, но и форму, их даже можно заставить выглядеть как анимация, например идущего человека. В брендовой фотографии и рекламе, где графика используется для символизма, нежели для реализма, такая гибкость очень на руку.

Эффекторы частиц (Particle effectors).

st.free-lance.ru/users/qb...

Конкретное название для этих объектов варьируется в зависимости от трехмерного пакета. Вы можете увидеть их под названием "силы" ("forces") в 3ds max, или "поля" ("fields") в Maya. Основная идеся эффекторов в том, что они воздействуют каким-либо образом на систему частиц. Обычно, целью является, иммитация реальных ограничений на идеальной модели. Именно поэтому стандартный набор эффекторов включает вещи типа гравитации, ветра и комплект отражателей (deflectors) и притягивателей (attractors). Эффекторы частиц используются в комбинации с соответствующими настройками эмиттера, что вкупе с правильными настройками света может создать очень убедительные (или наоборот, совершенно фантастические) эффекты.