maya 7.0 粒子系统-力场

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maya 7.0 粒子系统-力场
maya 中的力场可以模拟各种物体现象，如重力等。它与粒子系统结合可以产生许多奇妙的效果。有 8 个力场是经常用到的。它们的形状不同，功能也各不相同。有些时候，需要共同运用多个力场才能完成复杂的力学效果。这 8 个力场分别是： air field( 气体力场 ) 、 drag field( 拖拽力场 ) 、 gravity field( 重力力场 ) 、 newton field( 牛顿力场 ) 、 radial field( 放射力场 ) 、 turbulence field( 振荡力场 ) 、 uniform field( 统一力场 ) 和 vortex field( 漩涡力场 ) 。这些力场可以作用于 maya 中的任何物体。气体力场
气体力场主要用于模拟空气运动的效果，被影响的物体将会产生加速或者减速运动，以模拟“风吹”的效果。
气体力场你作为某个物体的子物体，当这个物体运动时，就会影响周围的物体。如图 10-37 所示，把气体力场作为双脚的子物体，当双脚碰到粒子物体时，气体力场就会影响粒子物体，以产生水纹或者灰尘的效果。

图 10-37 气体力场作用效果

在 dynamics 模式下，执行 fields → air □命令，打开如图 10-38 所示的对话框，以便设置气体力场的各种参数。
● air fields name ：设置气体力场的名称。
● wind ：系统默认的自然风设置，可以产生一种接近自然风的效果。可以使受影响的物体做加速运动。
● wake ：系统默认的阵风设置，可以产生一种近似间歇风的效果。
● fan ：系统的默认设置，可以产生一种柔风的效果，被影响的物体将在 45 °扩 展范围内沿 x 轴以每帧 5 个单位的速度移动，效果如图 10-39 所示。

图 10-38 air options 对话框

图 10-39 柔风效果

● magnitude ：设置气体力场的强度，即受影响物体的移动速度。 magnitude 和 direction x 、 y 和 z 属性共同决定了风的速度。
该数值越大，气体力场的力量越大。如果该值为正值，气体力场向外推被影响物体，如果该值为负值，气体力场向内吸引被影响物体。
● attenuation ：随着气体力场和被影响物体之间距离的增加，力场将会相应减小 强度。当 attenuation 为 0 时，气体力场的强度不变。
● direction x ， y ， z ：设置气体的吹动方向。
● speed ：用于控制被气体力场影响的物体的运动速度。当 speed 的值为 1 时，物体与空气的运动保持同步；当 speed 的值为 0 时，物体不会运动，这相当于关闭了气体力场。
● inherit velocity ：当气体力场作为子物体随其父物体一起运动时，气体力场本身的运动会影响它所产生的空气运动， inherit velocity 就是用来设置这种影响力的，物体受影响的程度可以用如图 10-40 所示的曲线来表示。

图 10-40 受影响物体的移动速度
● inherit rotation ：和 inherit velocity 相类似，当气体力场本身是旋转的，或者气体力场是旋转物体的子物体时，气体力场的旋转将会影响气体力场所产生风的运动。
● component only ：当复选框处于非选中状态时，气体力场对被影响物体的所有 元素的影响力是相同的；当该复选框处于选中状态时，气体力场仅仅对物体中的某些元素起作用。

● enable spread ：当该复选框被选中时，气体力场只对被影响物体在 spread 文本框设置范围内的元素起作用；当没有被选中时，气体力场对物体在 max distance 文本框设置范围内的元素起作用。

● spread ：选中 enable spread 复选框时，气体力场的影响范围是一个圆锥形区域，此文本框用于设置圆锥形区域的角度大小，如图 10-41 所示。
● use max distance ：当该复选框处于选 中状态时，气体力场只对被影响物体在 max distance 文本框设置范围内的元素起作用。当没有选中该复选框时，气体力场与被影响物体之间将不会受到距离的影响。
● max distance ：设置气体力场影响大的最大范围。
下面是气体力场作用方法的制作实例，具体操作步骤如下：
(1) 新创建一个场景，创建一个二维粒子矩阵和一个 nurbs 球体，如图 10-42 所示。
(2) 为球体制作出一些移动动画，但要保持球体的 y 轴坐标保持不变。
(3) 确认球体处于选中状态，执行 fields → air □命令，在出现的 air options 对话框中单击 wake 按钮，设置 magnitude 的值为 10 ，然后单击 create 按钮。
(4) 为了使气体力场跟随球体运动，需要使气体力场成为球体的子物体。执行 window → hypergraph 命令打开 hypergraph 窗口，用鼠标中键将气体力场拖动到球体上，结果如图 10-43 所示。

图 10-42 建立场景

图 10-43 hypergraph 窗口

(5) 执行 window → relationship editor → dynamic relationships 命令，以打开 dynamic relationships 窗口，在该窗口左侧的物体列表中选中粒子物体，然后在右侧的窗格中选 airfield1 项，如图 10-44 所示。这样气体力场将影响粒子。

图 10-44 dynamic relationship 窗口

(6) 播放动画观看动画，最后效果如图 10-45 所示。

图 10-45 最后效果

拖拽力场
拖拽力场主要用于在物体运动时，模拟摩擦力或者阻力的运动现象。执行 fields → drag □命令，打开如图 10-46 所示的对话框，以便设置多种参数。

图 10-46 drag options 对话框

● drag field name ：设置拖拽力场的名称。
● magnitude ：设置拖拽力场的强度，值越大，被影响物体的摩擦力或者阻力就越大。
● x 、 y 和 z direction ：设置拖拽影响力的方向。当物体移动的方向与拖拽力场的方向相同时，拖拽力场具有最大的阻力作用；当物体移动的方向与拖拽力场的方向垂直时，拖拽力场不起作用，当物体移动的方向与拖拽力场的方向相反时，拖拽力场会加速物体的运动。图 10-47 所示的为 directionx ， y ， z 值为 1 时，粒子所受影响的效果。

图 10-47 拖拽效果示意图

重力场
重力场主要用于模拟地球的引力，可以使被影响物体的沿固定的方向坠落，这种效果被大量的应用于虚拟显示的环境中。执行 fields → gravity □命令，打开如图 10-48 所示的对话框。

图 10-48 gravity options 对话框

● gravity field name ：设置重力场的名称。
● magnitude ：设置重力场强度大小，其值越大，受影响物体的下落速度越快。
● direction x 、 y 和 z ：设置重力场的方向。

牛顿力场

牛顿力场主要用于模拟万有引力定律，根据万有引力定律，具有牛顿力场的物体可以吸引另一个物体，迫使这个物体朝向它运动。可以利用牛顿力场来模拟碰撞球等
物理现象。执行 fields → newton □命令，打开如图 10-49 所示的对话框。

图 10-49 newton options 对话框

● newton name ：设置牛顿力场的名称。
● magnitude ：设置牛顿力场强度大小，其值越大，牛顿力场的影响力就越大。
● attenuation ：当牛顿力场和被影响物体之间的距离增加时，力场的强度将随之 变小。当 attenuation 的值为 0 ，牛顿力场的强度将不受距离的影响。
● min distance ：设置牛顿力场影响的最小范围。
● use max distance ：当选中此复选框时，牛顿力场只对在 max distance 文本框设置范围内的影响物体起作用。如果没有选中此复选框，受影响物体将永远受到牛顿力场的影响。
● max distance ：设置牛顿力场影响的最大范围。
下面是牛顿力场的一个实例，具体操作步骤如下：
(1) 执行 window → settings/preferences → preferences 命令，弹出 preferences 对话框，选中 dynamics 选项，确认 auto create rigid body 复选框处于选中状态，如图 10-50 所示。

图 10-50 preferences 对话框

(2) 在场景中建立一个 nurbs 球体，然后沿 x 轴移动，使它远离坐标中心点，如图 10-51 所示。

图 10-51 建立 nurbs 球体

(3) 确定球体处于选中状态。执行 fields → newton □命令，打开 newton options 对话框，执行 edit → reset setting 命令，然后单击 create 按钮。
(4) 按 ctrl+a 键，打开 newton options 对话框，设置 attenuation 的值为 0 。
(5) 重新选中球体，打开 attribute editor 对话框的 rigid body1 选项卡，然后打开 initial settings 选项组，设置 initial velocity 的值为： 0 ； 0 ； 5 ，如图 10-52 所示。

图 10-52 球体的 attribute editor 对话框

(6) 播放动画观看动画效果。



放射力场
放射力场可以用力模拟磁铁的物理现象，它可以呈放射状的排斥或者吸引被影响的物体。执行 fields → radial 命令，打开 radial options 对话框，如图 10-53 所示。

图 10-53 radial options 对话框

● radial field name ：设置放射力场的名称。
● magnitude ：设置放射力场的强度，数值越大，放射力场的影响力就越大。如果该值为正值，放射力场就会向外排斥被影响的物体；如果该值为负值，则放射力场就会向内吸引被影响的物体。
● attenuation ：当放射力场和被影响物体之间的距离变大时，力场强度也会随之 衰减。当该值为 0 时，放射力场的强度保持不变。
● radial type ：设置放射力场的衰减方式。当该值为 1 时，放射力场的影响力随 距离的增加而衰减；当该值为 0 时，在放射力场影响范围的最大距离上，放射力场的影响力逐渐变为 0 。
● use max distance ：选中此复选框时，放射力场只对在 max distance 文本框设置范围内的影响物体起作用；如果没有选中此复选框，受影响物体将永远受到放射力场的影响。
● max distance ：设置放射力场影响的最大范围。
下面是放射力场的一个实例。具体操作步骤如下：
(1) 创建一个场景，并且创建一个二维粒子矩阵，如图 10-54 所示。
(2) 保持粒子物体处于选中状态，执行 fields → radial 命令为其添加放射力场，然后播放动画，可以看到粒子矩阵在向外扩张，如图 10-55 所示。

图 10-54 二维粒子矩阵 图 10-55 排斥效果

(3) 选中放射力场，打开 radial options 对话框，更改 magnitude 的值为– 5 ，再次播放动画可以看到如图 10-56 所示的效果。

图 10-56 吸引效果

振荡力场
振荡力场可以使被影响的物体产生不规则的噪波效果，如图 10-57 所示。利用它可以模拟自然界中某些液态或者气态 ( 如空气和水 ) 无规则的运动状态。

图 10-57 振荡力场作用效果

执行 field → turbulence 命令打开其参数对话框，如图 10-58 所示。

图 10-58 turbulence options 对话框

● turbulence field name ：设置振荡力场的名称。
● magnitude ：设置振荡力场的强度，其值越大，振荡力场的影响力就越大。
● attenuation ：当振荡力场与被影响物体之间的距离增大时，力场的强度会随之 减小。当 attenuation 的值为 0 时，振荡力场的强度保持不变。
● frequency ：设置振荡力场的震动频率，数值越大，被影响物体的震动频率越高。
● phase x 、 y 和 z ：设置振荡力场相位的大小。
● nosie level ：设置振荡力场不规则的程度。
● noise ratio ：设置振荡力场震动比率的大小。
● use max distance ：选中此复选框时，振荡力场只对在 max distance 文本框设置范围内的影响物体起作用；如果没有选中此复选框，振荡力场仅从物体的中心向外发挥作用力。
● max distance ：设置放射力场影响的最大范围。
下面是振荡力场的一个实例，具体操作步骤如下：
(1) 创建一个场景，再创建一个二维粒子矩阵，如图 10-59 所示。
(2) 确认粒子物体处于选中状态，执行 fields → turbulence 命令，添加振荡力场。
(3) 播放动画观看效果，如图 10-60 所示。

图 10-59 建立二维粒子矩阵 图 10-60 振荡力场效果

统一力场
统一力场可以使被影响物体在某个方向做匀速运动。执行 fields → uniform 命令，打开如图 10-61 所示对话框。
● uniform field name ：设置统一力场的名称。
● magnitude ：设置统一力场的强度，数值越大，统一力场的影响力就越大。如果该值为正值，放射力场就会向外排斥被影响的物体；如果该值为负值，则放射力场就会向内吸引被影响的物体。

图 10-61 uniform options 对话框

● attenuation ：当统一力场和被影响物体之间的距离变大时，力场强度也会随之 衰减。当该值为 0 时，统一力场的强度保持不变。
● direction x 、 y 和 z ：设置统一力场作用力的方向。
● use max distance ：选中此复选框时，统一力场只对在 max distance 文本框设置范围内的影响物体起作用；如果没有选中此复选框，振荡力场仅从物体的中心向外发挥作用力。
● max distance ：设置放射力场影响的最大范围。
下面是统一力场一个实例，具体操作步骤如下：
(1) 创建一个场景，并且建立一个二维粒子矩阵。
(2) 确认粒子物体处于选中状态，执行 fields → uniform命令打开 uniform options 对话框，设置 direction x 、 y 、 z 的值分别为 0 ； 5 ； 0 。
(3) 播放动画可以看到粒子物体匀速向上运动，如图 10-62 所示。

图 10-62 统一力场作用效果

漩涡力场
漩涡力场可以使被影响的物体做圆环或者螺旋状的抛射运动，漩涡力场作用于粒子，可以产生螺旋或者旋风的效果。执行 fields → vortex □命令，打开如图 10-63 所示对话框。

图 10-63 vortex options 对话框

● vortex field name ：设置漩涡力场的名称。
● magnitude ：设置漩涡力场的强度，数值越大，统一力场的影响力就越大。如果该值为正值，漩涡力场就会逆时针旋转被影响的物体；如果该值为负值，则漩涡力场就会顺时针旋转被影响的物体。
● attenuation ：当漩涡力场和被影响物体之间的距离变大时，力场强度也会随之 衰减。当该值为 0 时，统一力场的强度保持不变。
● axis x 、 y 和 z ：设置被影响物体的旋转轴。
● use max distance ：当选中此复选框时，漩涡力场只对在 max distance 文本框设置范围内的影响物体起作用；如果没有选中此复选框，漩涡力场将永远影响指定物体。
● max distance ：设置放射力场影响的最大范围。如果用漩涡力场作用于物体，通过设置粒子的 conserve 属性，可以控制粒子的运动方式。当 conserve 的值为 0 时，粒子物体呈环行式运动，如图 10-64 所示。当 conserve 的数值大于 0 时，粒子物体呈螺旋式运动，如图 10-65 所示。

图 10-64 圆环形运动 图 10-65 螺旋式运动

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