Přehled nových funkcí v Blenderu (11. část): Částice (1/3) - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

Navigace:  » Úvodní stránka  » 3D grafika  

3. září 2008, 00.00 | Částicový systém v Blenderu prodělal od verze 2.45 jednu podstatnou změnu - byl kompletně přepsán, za což můžeme poděkovat holandskému programátorovi jménem Janne Karhu. Dnešní článek si dává za úkol tento nový systém představit a poodhalit některá z jeho tajemství.

Vítám vás u dalšího článku, bez nějakých zbytečných řečí se můžeme rovnou pustit do částic:

Ve světě grafiky je potřeba zobrazit nejen pevné objekty (jako např. kámen, látka,...), ale i kouř, vlasy či trávu. Pokud bychom něco jako trávník měli modelovat ručně, pravděpodobně bychom měli do důchodu vystaráno. Proto se k takovýmto účelům používají částice.

Pozn.: Částice vytvořené s některou ze starších verzí Blenderu nemusejí být 100% kompatibilní s verzí 2.46, proto bude možná potřeba některá nastavení upravit. Snadno to zjistíme stisknutím ALT+A - pokud se animace přehrává, vše je bez problémů.
Pokud nenecháme Blender, aby do cache uložil informace z animace, náhled na animaci uvidíme pouze pokud se budeme posouvat po animačních snímcích vždy jen o 1 vpřed. Jestliže už Blender údaje spočítal a uložil do cache, můžeme se v rámci animace libovolně pohybovat; uvidíme při tom pohyb částic.

Základem každého částicového systému je Emitor, z nějž jsou částice emitovány (ať už se pohybují či nikoli). Emitorem může být pouze mesh. Vložme nyní obyčejný Plane a přidejme mu nový částicový systém. Učiníme tak v Object buttons (F7) v Particle buttons reprezentovaných ikonkou . Nyní stačí přidat nový částicový systém tlačítkem Add New:

V tomto momentě se nám objeví větší množství nastavení, než je obvyklé:

Pojďme se podrobněji podívat na horní část Particle System panelu:

• Horní roletkové menu - výběr nebo přidání systému
• PA - název aktuálního částicového systému
• X - Smaže aktuálně vybraný částicový systém
• 1 Part 1 - slouží k přepínání se mezi systémy, první číslo udává počet částicových systémů na meshi a druhé určuje číslo systému, v němž se právě nacházíme
• Roletkové menu - určuje typ částic (Emitter, Hair a Reactor, jejich popis prozatím nechme stranou)
• Ikonka s obrázkem - určí, zda se budou částice vykreslovat na renderu
• Ikonka s mřížkou - určí, jestli se částice budou zobrazovat ve 3D okně
• Amount - počet částic

Některá nastavení se zobrazí jen u určitého druhu částic. Pojďme se nyní podívat na odlišné typy částic.

Emitter

Pokud jste s částicemi již v minulosti pracovali, tento typ vám bude zcela jistě dobře znám. Jednoduše - emituje pohyblivé částice. Pojďme se podívat na ostatní nastavení na Particle System panelu:

• Sta - počáteční snímek animace
• End - poslední snímek animace
• Life - délka života částice (ve snímcích); platí jen pokud nenastavíme Died
• Rand - náhodná variace délky života částice (0-200 %)

Všechny parametry ve sloupečku napravo se týkají emitování a rozmístění particlů. Pojďme se podívat, jak budou změny na oněch parametrech působit v praxi. Plane, který jsme si přichystali, rozřežeme Loop Cutem na více částí:

Pokud nyní spustíme ALT+A animaci, uvidíme, jak se částice budou emitovat postupně z každého face zvlášť:

Připomeňme si ještě Particle System panel:

Random - částice se budou náhodně generovat ze všech nastavených částí meshe
Roletkové menu Emitter element - určuje, ze které části meshe se budou particly emitovat - z vertexů (Verts), faců (Faces) či z vnitřku meshe (Volume), což je dobře viditelné v uzavřeném meshi, např. v kouli
Even - určí, zda bude rozložení částic záviset na geometrii. Pokud budeme mít plane s nepravidelně zahuštěnou sítí, emitování particlů bude vycházet z počtu faců, nikoli z jejich rozměrů:

Pokud zatrhneme volbu Even, částice se nám budou distribuovat rovnoměrněji:

Roletkové menu Distribution:

• Jittered - částice jsou rozmístěny v nepravidelných intervalech, ty jsou však na všech facech shodné
• Amount - míra roztřesení vzorkování, v praxi ale změny příliš postřehnutelné nejsou (zejména při vyšším počtu částic)
• P/F - maximální počet emitovaných částic na face
• Random - náhodné rozmístění po celém meshi
• Grid - rozmístí částice v pravidelných intervalech podle mřížky
• Resol - určuje rozlišení mřížky (nižší číslo = větší vzdálenost mezi body)
• Invert - určuje místo působnosti emitování - buď uvnitř nebo vně meshe (viditelné pouze u "třírozměrných" objektů s Volume distribucí)

Reactor

Částice z tohoto typu meshe vzniknou v důsledku reakce na události částic jiných systémů (např. když ony cizí částice zmizí, srazí se s něčím nebo se vyskytnou blízko REACTOR meshe). Particle System panel vypadá u tohoto typu trochu odlišně:

Pokud máme na jednom meshi dva a více částicových systémů, je třeba, aby byl reakční systém nastavený až po cílovém systému - aby animace cílových systémů byla spočítána jako první. Pokud možno bychom se měli vyhnout situacím, kdy na sebe vzájemně reagují dva reaktory. Pojďme se nyní podívat na odlišnosti některých atributů:

• Sta/End - pokud zbudou nějaké nevyužité partikly po nastavené reakci, za pomoci tohoto parametru můžeme určit, ve kterých snímcích se zbylé částice vyemitují
• Roletkové menu React on - určuje akce cílového systému, na něž bude mesh reagovat (smrt, srážka nebo výskyt poblíž meshe)
• Multi React - určí, zda budou reakční částice reagovat jen jednou (při "narození") nebo i v průběhu jejich života
• Shape - určuje sílu reakce v závislosti na vzdálenosti od cílového objektu (0.0 = žádná síla, 10.0 = maximální síla)

V políčku Target pak můžeme určit cílový mesh a v kolonce vedle číslo částicového systému. Reactor má i jednu speciální možnost distribuce částic - může částice nechat vzniknout na místě cílových částic (např. když zmizí) - takto bychom mohli dosáhnout třeba malé exploze když zhasne jiskra nebo výbuchu po rachejtli stejně jako kouře po ohni.

Hair

Tento typ se dá použít k vytvoření vlasů, trávy, stejně jako srsti. Jde o nepohyblivé částice (v tom smyslu, že nemění polohu vůči svému meshi - např. ohýbat a vlnit se ale samozřejmě mohou). Segments udává počet segmentů na křivce, která definuje částici. Více segmentů = více zakulacená křivka, výchozích 5 je vhodných pro srst, vyšší čísla jsou vhodná např. pro delší vlasy (jak udává blender.org). Lahůdkou je tlačítko Set Editable, díky němuž můžeme manuálně upravovat Hair partikly v novém Particle módu. Vše, co se týče částic typu Hair, si řekneme až v jednom z následujících dílů.

Bake

Zde máme (nečekaně) tlačítka pro zapékání animace - soubory se opět (obdobně jako u simulace látky) ukládají do zvláštní složky v umístění našeho .blend souboru.

Physics

Tento panel určuje typ fyziky použitý k výpočtu pohybu částic. Vybírat můžeme z roletkového menu:

První možností je None. Všechny částice tohoto systému se budou neustále držet svého meshe. Ačkoli se tato volba může zdát nepoužitelná, není tomu tak. Vezměme v potaz např. ježka se spoustou bodlin.

Dalším typem je Newtonovská fyzika (Newtonian). Ta je nejvíce podobná částicovému systému z předchozích verzí Blenderu - částice se pohybují určenou rychlostí podle nastavených sil. Reagují též na své okolí (odráží se, poskakují atp.) v závislosti na typu integrátoru. A co je integrátor? Je to určitý souhrn matematických metod, díky nimž se vypočítá výsledný pohyb částic. Integrátor lze nastavit v roletkovém menu vpravo nahoře:

Existují celkem 3 typy integrátorů:

• Euler - Nejjednodušší integrátor, částečně také proto není příliš doporučený. Všechny výpočty proběhnou sice rychleji, ale o to míň přesně a stabilně. Tento integrátor se doporučuje použít jen v případě, že jsme nastavili nějaké třecí síly. Jeho nejčastější chybou je, že po odrazu od objektu má částice ještě větší energii než předtím.
• Midpoint - nejpoužitelnější řešení ve většině případů. Je o něco pomalejší, než Euler, ale o to stabilnější a přesnější. Občas sice může docházet k nepřesnému výpočtu (větší odraz částic obdobně jako u Euler), ale to je spíš výjimka.
• RK4 - ještě přesnější (ale i pomalejší), než Midpoint. Doporučuje se používat jen v komplexních scénách, kde Midpoint nestačí.

Tlačítka, jejichž popis jsme zatím vynechali, se týkají počáteční rychlosti částic (Initial velocity). Určují, co vše ovlivní počáteční rychlost částice.

• Object - pohyb emitoru ovlivní rychlost částic (0 = bez vlivu, 1 = částice má stejnou rychlost, jako její emitor, -1 = částice má opačnou rychlost); logicky - platí jen pokud je emitor rozanimovaný
• Normal - určí krajní vzdálenost, do níž se dostane částice po normále
• Random - náhodný vektor, čím větší číslo, tím náhodněji se částice pohybuje
• Tan - tangentový vektor podél povrchu, větší číslo = částice se více snaží pohybovat po tomto vektoru
• Rot - rotuje tangentovým vektorem

Global effects

• AccX, AccY a AccZ - určují sílu působící na jednotlivé částice v dané ose, směr se určuje znaménkem (kladné nebo záporné)
• Drag - odporová síla prostředí zmenšující rychlost částice (obdobně jako Damp, ovšem bere v potaz rychlost a velikost částice)
• Brownian - napodobuje Brownův pohyb (náhodný pohyb částic v kapalině či plynu)
• Damp - tření; čím větší číslo, tím pomaleji se částice budou pohybovat

Pojďme nyní prozkoumat ještě panel Rotation. Abychom si mohli vše demonstrovat, vytvoříme si objekt, u nějž budeme schopni vidět změnu rotace:

Poté přidáme Icosphere (Subdivision: 2) a přidáme jí nový částicový systém. V panelu Visualization nastavíme Object a do políčka napíšeme jméno našeho objektu. Když nyní spustíme animaci, objekty nám postupně vyplní celou oblast kolem Icosphere:

Kličové je v tomto momentě nastavení rotace šipky - to můžeme provést v Object buttons na panelu Anim settings. Doporučuji nastavit stejně jako na obrázku. Systém bude funkční i s jiným nastavením, ale výsledek bude jiný. To si může koneckonců každý sám vyzkoušet:).

Abychom naši animaci příliš nechaotizovali, stáhneme počet emitovaných partiklů na 42 (Icosphere má stejný počet vertexů) a nastavíme emitování pouze z vertexů. V panelu Visualization nastavíme Unborn, abychom viděli i ještě "nenarozené" částice. Nyní bychom měli před sebou mít něco takového:

Ještě jednou si připomeňme Particle System panel, konkrétně část Rotation:

Nastavení ani zde nejsou příliš složitá:

• Dynamic - pakliže máme aktivovanou tuto volbu, rotace částic se bude odvíjet (kromě počátečního nastavení) i od fyziky okolí
• Roletkové menu Rotation - určí, kterým směrem budou na počátku natočeny částice
• None - ve směru kladné poloosy X
• Velocity - ve směru počáteční rychlosti částice
• Random - náhodně
• Normal - podle normál
• Ostatní - podle lokálních a globálních os

• Random - náhodné neměnné natočení na počátku animace
• Phase - počáteční natočení podle lokální osy X. Zvýšení tohoto čísla bude mít za následek něco takového:

• Rand - náhodné neměnné natočení kolem lokální osy X
• Roletkové menu Angular v - upřesní animaci rotace částic
• None - žádná rotace
• Spin - částice budou rotovat kolem lokální osy X rychlostí zadanou v políčku Angular v
• Random - částice budou náhodně rotovat rychlostí zadanou v políčku Angular v

Závěrem ...

Možnosti, které jsme si dnes popsali, představují jen střípek možností nového částicového systému. V příštím díle se zaměříme na Boids a Keyed fyziku, typy zobrazení a a Explode modifikátor. Těším se příště na shledanou,