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现在我们来弄一个比较复杂的刚体动力学特效。一个大铁球撞破墙壁，一辆路过的小轿车被碎石击中，然后变向（危险行为，请勿模仿）。 , W3 n6 t# @) q) I/ r* s4 Y ' N. k1 R/ _) }+ p 1.墙壁的创建。 这里就不与BlastCode这样专业的破碎插件进行比较了，我使用Maya最平常的方法创建出即将破碎的墙壁。) H: G0 T; \7 c6 Q4 G/ o+ D Maya制作模型碎片的一些方法：3 {4 f4 H9 E+ Y+ m) V) L J （1）使用CutFacesTool对模型进行直线切割。这种方法可以得到很规整的模型，尤其可以应用于复杂几何体的切割，不过缺点就是操作繁琐。6 C" g" r2 Z' q/ } （2）使用SplitPolygonTool在简单的平面上描绘出裂痕，然后使用提取面命令分离这些面（执行Extract命令前KeepFacesTogether要先去掉勾选）。 Z0 k$ s0 i) ~$ G( b9 F& Y / _7 G6 q1 z# Q5 V+ c8 R9 @ " Y8 l5 m u0 S/ h3 t8 C \8 `5 a& X$ Q2 i: M （3）使用内核布料系统的布料切割，不过碎片会比较整齐。 （4）使用Dynamics动力学模块下Effects菜单的Shatter。此命令要求模型无历史，且材质不能太复杂，在圆弧表面的几何体上容易发生形变。 （5）使用SplitVertex切分点工具。此命令会将点周围的边全部分离，与布料的切割类似。: F: l" B7 o+ [9 H; M& z4 L0 V （6）使用自定义的色块贴图，执行贴图转几何体命令（TextureToGeometry），然后提取面分离。这是最省事的方法，可控性也高，不过太复杂的贴图Maya会需要大量的运算时间。与BlastCode插件的破碎贴图有点类似。- S3 p8 x7 I; j2 t: Q" D. l5 p4 N2 _ 这里，我所进行的步骤如下： （1）使用CutFacesTool将面片切割为几大块；& H0 M8 k' b# N! h; A, z3 L3 ~+ u2 j （2）对撞击中心的区域模型进行细分操作：EditMesh->AddDivisions； . V# i+ Y5 l* V5 X" ?$ O( b" Q （3）删除所有碎片的历史，对细分后的碎片执行：Effects->CreateShatter（粉碎）；+ P: c. U8 V7 F( Z, c9 q ) b9 F. @0 a$ _ ~% s" b1 T2 s 6 u& I; T, |. Z" a （4）全选整个墙体模型，执行Extrude（挤压）命令，制作出厚度； # W" M" S1 P6 D( R* m0 Z5 e （5）全选整个墙体模型，执行Combine（合并）命令，合并为一个物体以方便编辑UV；( U# u: e8 b' A / I6 H( X" v- ?" B 0 U% y3 O- t4 e5 _+ _; w. F （6）选择这个合并后的模型，使用一个平面的UV贴图投射PlanarMapping（如果也需要对模型的厚度进行单独UV展开，可以在侧视图选择这些模型面后进行AutomaticMapping）； （7）选择模型，执行Separate（分离），再次将模型分离为独立的小块，然后删除所有历史。 5 J$ Q% P$ j/ s; y （8）除了删除操作历史，冻结坐标（FreezeTransformations）和轴心居中（CenterPivot）也是很重要的操作。如果你在执行刚体解算时发生异常（如碰撞后刚体方向，旋转或大小很不合理的变化），那么最大的可能就是刚体物体或者其所在的组的变形属性（位置，旋转，缩放）的初始态有数值变化。) v6 f7 m- q" o5 j" { m : \0 d3 C% ?$ O （9）赋予模型贴图。与常规的模型贴图是一样的，没太多需要说明的，不过要注意的一点就是：由于是会产生动力学动画的物体，因此不可使用3D纹理节点进行贴图（谁用谁知道……）。, q. w) _; p" _ H* g; X4 Y1 l- a 2.其他场景物体。斜坡，地平面，小车，大铁球。 9 d' T/ e1 w! ]3 ?* ]* k 3.制作包裹物体（刚体代理）。刚体的模拟是很耗费资源的，尤其是过于复杂的模型。配合分层渲染，我们应尽可能的优化刚体的解算。包裹物体就是参考复杂模型的基本外观，制作出一个简单的多边形几何体；将复杂模型作为包裹物体的子物体，然后在渲染的时候排除包裹物体（方法很多，最简单的就是将该包裹物体放于物体层中，设置层选项为Template参考模式－T字母标志；不过如果使用的是MentalRay渲染，就需要使用渲染过滤，因为MR不支持参考模式的层设置）。 5 ]2 J5 n' Z- {0 P4 v$ e5 z$ @ 4.赋予包裹物体刚体属性。 4 r1 f5 B* v! ]4 _4 L 3 z; S; s$ c; Y3 _1 q& {7 o* m2 b 包裹物体刚体属性参数设置如下： InitialVelocityZ（Z轴向的初速度）：-20（负号表示朝Z轴的相反方向运动）4 \$ A; t, @+ g3 Q ImpulseZ（Z轴向的推力）：-10（抵消部分总摩擦力） Mass（质量）：500+ \. A( ~; e; Z E+ E Bounciness（弹性）：0.3! b% V- V5 J7 { # C( `0 d6 u; S8 } 5.动力场连接。选择车的包裹物体，执行Fields->Gravity，将重力场增加至刚体解算中。 " s/ C1 w2 Q4 w7 `% j 6.对地面创建被动刚体。8 r1 u" {6 T, j8 j/ o% { 2 Z- F8 M8 b/ j1 T2 A 5 M8 B( H4 U$ Q6 @ 7.刚体约束。选择墙壁后的球体，执行CreateNailConstraint（创建钉子约束）。创建约束或动力场连接时，Maya会自动将几何体转为刚体属性，所以可以跳过赋予刚体属性的步骤。( y2 E. k7 v0 Z: y 球体刚体属性参数设置如下：1 J% D& e: Z( i1 b7 v Mass（质量）：1000 Bounciness（弹性）：0.17 X1 T7 a! n3 ~, h j# Q8 m" C8 j . Q9 A* ~+ H9 }4 A2 P4 w7 b; H 8.设定初始位置。可以使用风场将球体吹至一定高度后，再将此位置的球体设置为初始态InitialState；这里我使用一个NURBS曲线圆圈进行定位，直接移动球体的位置（钉子约束点位置不变）。/ k4 _) E! t! f3 d* _6 s( i- { ( d3 b1 h. Y' z! D% q, a1 W/ z 6 f2 q5 J. \8 ?" l 9.手动将刚体与场景中已存在的动力场进行连接。选择球体，执行Window->RelationshipEditors->DynamicRelationships（动力学关系编辑器），点击Fields栏下的GravityField，当文字背景为默认的橙色时表示所选物体已经受重力场的影响。7 X# g; v" K+ d+ d6 D4 I" { 5 g* C/ \/ |: m2 N G4 w! I 10. 测试场景。为使小球穿过墙体撞击小车，根据需要改变小车的初速度或推力。因为总摩擦力与小车的质量有关，因此初速度的能量消耗程度取决于物体质量和摩擦因数的大小。 7 m3 e2 j+ U: R2 D& J . `3 H' ]# q ~1 S6 x' s4 `* U 11.墙壁刚体的制作――由于墙壁有较多的碎片小块，因此我将它留到最后再制作。全选墙壁物体，执行CreateActiveRigidBody。此时最好不要播放场景动画，因为基本上都会卡机，甚至Maya崩溃。 解决方案（任选其一）:6 G$ D. g- W+ C c- E: B1 l* J9 F （1）缩小所有刚体，使它们之间具有一定间隔，并修改刚体解算器下的参数值－步长和碰撞容差。$ k2 P ]9 D0 x, J" i9 h （2）设置刚体代理－方体和球体，降低解算质量。 （3）设置碰撞层。8 Y( T/ @6 T6 }# `3 N. c8 _ （4）设置穿插属性。 如果撞击发生在很短的一瞬间，且镜头上不会过多的停留在碎片的飞行中，那么可以使用方案（4），这是快速实现效果的最优选择；5 V" H: m& T! ~5 S7 I0 F+ p 如果镜头不会停留在撞击点上（或者距离较远，可以忽略模型块的间距），我们可以使用方案（1），这可以较为完美的实现碎片飞行中的碰撞； 如果碎片较为规则，接近于方体，可使用方案（2）刚体代理来完成； 如果你需要对不同区域的碎片进行碰撞设置，方案（3）则可以考虑，我们可以将之理解为方案（4）的扩展。2 l5 x/ L$ P$ O9 j/ w( ] 有时由于一些画面视觉的要求，我们需要同时将多种方案应用于一个场景动画中，但往往还是难以达到理想的动力学解算效果。此时，我们可以对个别物体的烘焙关键帧进行细节动画的调整；如果工作量太大，对碎片进行分层渲染来避免穿插镜头也是可以考虑的。 4 y# i; l: x4 R8 _ 12.选择方案（4）进行。一般撞击后飞行的碎片之间的碰撞不会太多，这里我直接忽略（谁叫我使用的是一个过时了的笔记本……效率优先），遇到穿插时我更倾向于对烘焙了关键帧的物体进行个别处理。 （1）全选墙壁的各刚体几何体，执行CreateActiveRigidBody； / e3 }" J" D$ B! V5 a% ` （2）保持刚体全选，点击右边通道栏SHAPES下的RigidBody节点，展开属性列表，直接修改参数值如下（所有选择物体的相同属性都会被同时修改）：7 s2 z. S, Z+ Y/ Q Mass（质量）：20 Bounciness（弹性）：0.1 StandIn（替代）：Cube（为了正确解算，最后我还是设为了None） # j8 t: m1 Q$ \% L& M . x: A( x' r; y" @ L （3）保持刚体全选，执行Solvers->SetRigidBodyInterpenetration（设置刚体穿插）； 8 E& @4 E8 @# `" ^8 F$ y/ k4 w （4）选择最下面的几何体，将通道栏中的Active改为Off（输入0，回车即可）。: J+ ]' ^8 ]3 m f 因为底部几何体不参与动力学解算，此步操作将所选几何体变为被动刚体，可避免它们与被动刚体地面的穿插（或者你也可以将它们与地面设置刚体穿插）－被动刚体间不会出现解算穿插的问题。 （5）设置了刚体间的穿插，可以获得流畅的动力学解算效果，并且除了刚体碎片间的碰撞，它们与场景中其他刚体的碰撞还是会被真实的解算出来。如果仍打算将解算质量降到最低来提高解算速度，可以将所选刚体的通道栏的StandIn设置为Cube，并将刚体解算器RigidSolver节点的StepSize（步长）和CollisionTolerance（碰撞容差）数值提高，而RigidSolverMethods设置为MidPoint。 2 Z' O3 {6 R) J- ^! W/ }9 t + k# j+ I6 ~6 z" |' ]( K （6）播放场景动画进行测试。当动画达到预想效果，对墙体刚体设置重力场。 3 p, G$ x4 q# P! O2 o ; _+ Y/ _) [. I7 r1 u! s' s3 L 在碎片被撞击飞出之前，我不打算让它受到重力场的作用而运动，因此我需要加入一个新的重力场，并对力场设置关键帧：将重力场的Magnitude（强度）设置为0；在发生撞击的那一帧设置关键帧（KeySelected），然后在下一帧更改Magnitude数值为9.8并设置关键帧。) {; s# P6 S" A; y, U M. S8 p 6 R/ [4 H% S# i5 m ( A) E; M0 A. K1 H# d: l 9 x/ v/ e& l& A% r 0 R/ G& E& _( C5 x （7）选择那些不打算参与解算的模型，将它们通道栏的Ignore设置为On。2 P/ u; T C( O0 f* ~' m# r 5 M4 V2 e2 ~' y& K( O ( T0 c# G- K' G0 _7 q e) x; r （8）播放动画，发现碰撞区的一些碎片与剩余的墙体发生穿插。/ ~0 B8 U! T I; i: w $ ~* w) }. {6 J 6 M# n$ N* Y+ m- Q( r 要解决这个问题，可以选择这些刚体，恢复它们的碰撞属性（SetRigidBodyCollision）――如果恢复的刚体太多，那又回到了设置穿插属性之前；根据镜头需要，常常需要进行分层渲染或调节烘焙关键帧来解决物体穿帮的镜头（华丽的特效是要慢慢磨出来的）。 % G1 M) @ v; Y _) d ( F* g3 T4 H' u$ h" y% v* g& ?, B （9）当动画效果基本达到，烘焙动力学模拟的关键帧（BakeSimulation），然后删除所有刚体属性。9 Y1 Z6 P4 z0 G2 g *国际惯例，将关键帧的总长度压缩为一半左右。! |- Q8 m# `6 P; w% ~; ` 0 ?3 U2 T4 R( w# ^& m# t" n0 D; ^ # ^) m- e. c6 W2 h% K, a3 l4 _$ S ' g5 I4 \" q0 o* l- f 13.设置镜头及灯光，渲染。当加入一些粒子特效（3D粒子或平面粒子）及碎片飞行的运动模糊，并在后期合成中完成震镜效果，一个很酷的撞击特效也就产生了。以下使用平面粒子软件ParticleIllusion素材中的一个简单烟效进行合成的效果演示。 + J l* N, m- C9 C' u( ^/ L 14.最终效果（太大图片网络观看会比较卡，因此设置为低质量的GIF图片）。3 N* e7 J- H8 m) z ) [+ N* q; b" R" ` |; V 15.技术点总结： 切割物体－设置刚体属性－添加力场和碰撞－设置刚体穿插－烘焙动力学关键帧 |
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