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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