基于3dsmax三维动画的粒子特效的计算机数字技术设计.pdf

第4 1卷 第4期 佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)V o l.4 1N o.4 2 0 2 3 年0 7月 J o u r n a l o f J i a m u s iU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n)J u l y 2 0 2 3文章编号:1 0 0 8-1 4 0 2(2 0 2 3)0 4-0 0 4 9-0 4基于3 d s m a x三维动画的粒子特效的计算机数字技术设计罗郑雅a,黄玲玲b(湖南交通工程学院a.电气与信息工程学院,b.交通运输工程学院,湖南 衡阳4 2 1 0 0 1)摘 要:为了充分发挥和利用3 d s m a x软件在三维动画制作方面的应用优势,文章以“粒子特效动画制作”为例,根据事件驱动、事件、粒子视图、粒子流源。发射器等概念,利用3 d s m a x内部脚本语言,从轰炸机投弹、产生水平水花、产生垂直水柱三个方面入手,完成对水花飞溅粒子特效制作。然后,从模拟器创建与设置、创建粒子流事件、投弹事件、产生水平水花四个方面入手,完成对脚本粒子特效的编写。希望通过这次研究,为相关人员提供有效的借鉴和参考。关键词:3 d s m a x软件;三维动画;粒子特效;事件;生命周期中图分类号:T P 3 9 1.4 1 文献标识码:A1 相关概念介绍1.1 事 件事件属于粒子流的基本组成单位,通过运用该粒子视图,可以确保粒子流进入到一种新状态中,从而实现对粒子流现有运动状态的改进,便于改进后的粒子流与其他粒子之间建立良好的组合关系。另外,通过将多个不同种类事件进行结合,可以形成相应的粒子流。1.2 粒子视图粒子视图作为一种重要的编辑环境,主要用于对粒子流程、粒子事件的编写,同时,为用户提供强大的粒子流创建功能和修改功能。粒子系统主要是由若干个事件组成,这些事件之间具有一定的关联性。1.3 发射器发射器主要用于对粒子对象的实时化发射,该发射器在现实图标时,通常要利用粒子系统,将图标显示在视图上,发射器作为一种常见的二维平面空间,主要用于对粒子流的产生和控制。粒子流发射空间大小,直接影响了发射器标识的大小。另外,发射器主要用于对粒子行为规则的定义。通常情况下,将粒子流所使用的图标设置为发射器,此外,可以选用其他对象,并其视为发射器。1.4 动 作动作作为粒子系统中的组成部分,主要用于对大量粒子相关属性的设置和控制,通过运用动作,可以保 证各个功能命 令的实现效 果,通过运 用M a x S c r i p t脚本指令,可以科学地设置和调整动作相关的各种参数。对于粒子流而言,其动作主要包含以下两种,分别是操作符、测试。1.5 操作符操作符(又称为“操作”)属于粒子系统的重要组成部分,通过将其与事件进行合并,可以突出粒子的独特性。通过运用该操作符,可以实现对粒子速度、粒子方向、粒子形状等参数的精确化描述。1.6 生命周期生命周期主要是指粒子在整个视图中所呈现出时间的长度。在整个视图中,仅仅利用粒子流,无法长时间保持显示状态,该粒子流从起初的形成到最后衰变,通常需要经历一段时间。拥有生命周期的粒子流经过模拟后,才能形成真实的粒子特效。2 粒子流工作方式粒子流程制作原理为;通过运用粒子事件驱动方式,定义和描述粒子行为,从而形成大量的控制粒子集合,用户结合实际需求,将操作符添加到该粒子流程中,这种操作方式,可以实现对粒子属性收稿日期:2 0 2 3-0 5-0 9作者简介:罗郑雅(1 9 9 1-),女,湖南娄底人,讲师,硕士,研究方向:软件工程。佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 2 3年的定义。在粒子系统中,通过采用开发模式1,结合用户使用需求,完成对粒子特效动画的制作,所制作的粒子特效动画具有一定的复杂性。这种操作方式,可以实现对粒子行为的有效定义,确保粒子行为具有一定的灵活性、可变性。另外,通过创建和编辑各种规则、可以形象、直观地呈现粒子在整个生命周期内的行为变化情况。3 脚本语言M a x S c r i p t互动窗口3 d s m a x软件在实际应用中,采用多种访问方式,对M a x S c r i p t脚本语言进行访问,接下来,详细介绍使用M a x S c r i p t菜单开启脚本语言的方法。首先,进 入 到3 d s m a x软 件 界 面 中,然 后,利 用M a x S c r i p t屏幕菜单,对相关命令进行执行。其次,创建M a x S c r i p t脚本,通过运用脚本编辑窗口,对多行新脚本进行编写。另外,为了保证脚本开启和使用的有效性,需要采用打开文件的方式,完成对已有脚本文件的打开和使用。最后,为了保证脚本运行的可靠性和稳定性,选择合适的编辑器文件,执行所编写好的脚本文件。4 粒子特效描述为了更好地描述粒子特效,现以“飞机轰炸大桥”为例,确定出粒子特效制作流程,同时,详细阐述使用M a x S c r i p t脚本语言实现粒子特效的方法。首先,打开和使用所新建好的场景文件,并将该文件命名为“轰炸大桥.m a x”,这种场景与部分好莱坞惊险战争大片极为类似。在第二次世界大战期间,蓝天白云下,一条大河中间静静矗立一座大桥,此时,大桥上空出现一架轰炸机,该轰炸机采用低空轰炸的方式2,对大桥进行大面积轰炸,水面中同时落入多颗炸弹,水面上激起了巨大的浪花和水柱,整个景象显得非常壮观。在整个场景主要景点包含河流和大桥,轰炸机飞行关键帧三维动画已成功制作完毕,动画长度达到2 2 0帧。技术人员通过运用M a x S c r i p t脚本语言,就可以实现对粒子流程的制定,通过利用粒子流系统,可以水花、水柱三维动画的制作。5 编写脚本实现粒子特效严格按照如图1所示的水花飞溅粒子特效制作流程,利用M a x S c r i p t脚本语言,完成对“飞机轰炸大桥”脚本的编写,该脚本运行后,3 d s m a x软件可以自动生成粒子流,接着,通过播放三维动画,可以为用户打造出粒子流特效3,这种特效呈现出“水花飞溅”效果。接下来,严格按照粒子相关事件所设置好的顺序,从以下几个方面入手,详细介绍粒子特效实现流程。使用脚本实现粒子特效流程如图1所示。图1 使用脚本实现粒子特效流程5.1 模拟器创建与设置在创建与设置模拟器时,仅仅利用粒子发射器,所获得的粒子流运动过于虚幻,缺乏一定的真实性,此时,需要借助重力、阻力等空间参数,控制粒子流运动,确保该运动变得更加自然化、真实化。通过运用导向板,可以将模拟器与粒子流进行充分结合,从而形成一定反弹效果。在整个“飞机轰炸大桥”场景中,要想实现炸弹落水效果,确保水面激起泛泛水花,技术人员要针对性地设置导向板,并对水面进行模拟。大桥两侧均靠近水面,当炸弹落到水面后,会激起巨大的水柱,该水柱在大桥的影响下,出现了部分遮挡现象,此时,需要完成对导向板的创建,从而实现对大桥遮挡水柱部分的有效模拟。所以,在正式进入粒子流制作之前,要利用M a x S c r i p t脚本语言,完成对导向板的创建。在这个过程中,首先,打开所制作好的场景文件,该文件名字为“轰炸大桥.m a x”。通过菜单命令进行执行,可以实现对脚本编辑器的开启和使用,从而确保模拟器设置的规范性和合理性,确保所设置的模拟器完 全 满 足 粒 子 流 使 用 需 求。其 次,要 利 用M a x S c r i p t脚本语言,完成对重力、阻力等参数的创建和设置,并结合该脚本语言特点,将各个对象指定给相应的变量,便于技术人员结合所设置好的变量名,直接操作这个对象。此时,将重力、阻力、导向板变量名分别设置为g r,d r,u d f。5.2 创建粒子流事件在创建粒子流事件时,要借助以下指令代码,完成对粒子发射器的创建,并定义和计算出该发射器类型、位置、数量等参数。05第4期罗郑雅,等:基于3 d s m a x三维动画的粒子特效的计算机数字技术设计p f=P F_S o u r c eX_C o o r d:2 0Y_C o o r d:0L o g o_S i z e:1 5 3.6 2 5E m i t t e r_T y p e:0Em i t t e r_L e n g t h:1 8 2.3 2 4E m i t t e r_W i d t h:2 5 6.6 0 4p o s:-2 8 9,3 7 1,4 1 6Q u a n t i t y_V i e w p o r t:1 0 0指令代码中Q u a n t i t y_V i e w p o r t参数主要用于对粒子数量倍增器值的表示,粒子数量倍增器默认值通常被设置为5 0%,但是,在该默认值下,部分粒子效果难以完整显示,所以,需要将其设置为1 0 0%。在创建脚本编辑器时,要执行文件存储菜单命令,初始化处理“飞机轰炸大桥.m s”文件脚本。执行工具评估菜单命令,完成对上述脚本片段的执行。同时,在整个场景中,要重点创建粒子流发射器。5.3 投弹事件要想保证粒子流标准性,技术人员要科学调整和控制粒子发射器与粒子生成速度、方向等参数,并形成相应的粒子诞生事件。另外,在执行轰炸机投弹动作的基础上,会形成大量的粒子,然后,命名粒子诞生事件,使其命名为“投弹事件”。通过运用粒子生成指令,科学设置和调整粒子开始/停止发射时间,同时,将粒子总数设置为5,将粒子发出地点设置为从轰炸机腹部。最后,在导向板的应用背景下,真实化模拟水面,并对各颗炸弹落水时间进行精确化检测,从而获得相应的“水平水花”事件。5.4 产生水平水花当水中落入炸弹,会出现爆炸现象,从而形成“水平水花”事件,该事件核心代码如下:e v 2_s p 1=s p a w nS p a w n_T y p e:0D e l e t e_P a r e n t:t r u eN u m b e r_o f_O f f s p r i n g s:5 0 0V a r i a t i o n:4 5S p e e d_I n-h e r i t e d:1 2 0D i v e r g e n c e:2 0通过执行分裂测试指令,可以实现对父粒子炸弹的及时删除和添加,从而形成大量的新粒子“水平水花”,这些粒子数量为5 0 0个,“s p e e d”指令主要用于对粒子的速度方向的定义;“M a t e r i a l_D y n a m i c”指令主要用于粒子动态材质的定义;“d i s p l a y P a r t i c l e s”指令主要用于对粒子显示形状的定义。对于水平水花而言,其生命周期呈现出无限特点,通过执行“d i s-p l a y P a r t i c l e s”指令,可以有效地设置和控制粒子生命周期。水平水花渲染图如图2所示。图2 水平水花渲染图5.5 生成垂直水柱水面形成的浪花主要采用水平扩散的方式,向四周均匀扩散,此外,当水面中落入炸弹后,水面会激起巨大的水柱,“垂直水柱”事件核心代码如下:e v 2_s p 2=s p a w nS p a w n_T y p e:0D e l e t e_P a r e n t:f a l s eN u m b e r_o f_O f f-s p r i n g s:6 0 0V a r i a t i o n:0S p e e d_I n h e r i t e d:1 5 0s p e e d_V a r i a t i o n:1 0 0D i v e r-g e n c e:5通过运用分裂测试指令,形成大量的新粒子,该新粒子数量达到6 0 0个。通过将s p a w n测试事件与“垂直水柱”事件进行有效地连接。“M a t e r i a l_D y n a m i c”指令主要用于对粒子动态材质的定义;“d i s p l a y P a r t i c l e s”主要用于对粒子显示形状的定义。通过运用“d i s p l a y P a r t i c l e s”指令,可以针对性地设置垂直水柱粒子生命周期,这样可以避免水柱高度出现无限大问题。为了避免水柱过细,保证水柱生成速度变化的均匀性,利用“I n f l u e n c e”指令,沿着垂直方向,向水柱施加一定的阻力。使用d r变量,定义和描述模拟器的拖曳阻力。为了避免水面下方出现多余的水柱,要利用“C o l l i s i o n_N o d e s”指令,对水面进行模拟,确保水柱粒子与水面直接碰撞,在大桥的阻挡和影响下,水面激起的水柱高度有所下降。最后,在碰撞测试模式下,碰撞到挡板上的粒子会自动出现反弹现象,并反弹到原位置。图3 最终粒子流特效渲染图5.6 删除水面下的水柱在“垂直水柱”事件的应用背景下,通过采用碰撞测试的方式,向新的删除事件中添加相应的检测结果,通过运用该事件,可以实时检测和删除水面下多余水粒子。通过运用菜单命令,可以将上述脚本直接存储,从而形成相应脚本文件,该文件被命名为“飞机轰炸大桥.m s”。当该脚本文件执行完毕后,通过运用3 d s m a x软件,会形成多个事件,从而完成对粒子流模型的构建。最后,利用3 d s m a x软件界面,对相关三维动画进行播放,该软件会自动形成粒子特效。最终粒子流特效渲染图如图3所示。6 结 语综上 所 述,通 过 运 用3 d s m a x软 件 内 置 的M a x S c r i p t脚本语言,不仅可以实现对粒子系统动画模型的制作,还能灵活地接入灯光和动画,有效15佳 木 斯 大 学 学 报(自 然 科 学 版)2 0 2 3年地解决粒子特效制作复杂问题,保证动画制作的高效性和规范性。参考文献:1 杨涵.三维漫游校园动画的实现J.无线互联科技,2 0 1 6(3):8 1-8 2.2 张婷婷,王文彬.盛世华诞 C 4 D与A E搭配实现三维空间下的粒子特效动画J.影视制作,2 0 2 1,2 7(1):5 1-6 1.3 罗婷,吴泽彬.基于ME L语言的粒子特效动画应用研究J.南京理工大学学报(自然科学版),2 0 1 9,4 3(6):7 3 9-7 4 3.4 贾鹏,孙睦.传统二维动画的新技术应用 美猴王 特效解析J.现代电视技术,2 0 1 1(3):5 6-5 7.C o m p u t e rD i g i t a lT e c h n o l o g yD e s i g no fP a r t i c l eE f f e c t sB a s e do n3 d s m a x3 DA n i m a t i o nL U OZ h e n g y a1,HU ANGL i n g l i n g2(1.S c h o o l o fE l e c t r i c a l a n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g,H u n a nI n s t i t u t eo fT r a n s p o r t a t i o nE n g i n e e r i n g,H e n g y a n gH u n a n4 2 1 0 0 1,C h i n a;2.S c h o o l o fT r a n s p o r t a t i o nE n g i n e e r i n g,H u n a nI n s t i t u t eo fT r a n s p o r t a t i o nE n g i n e e r i n g,H e n g y a n gH u n a n4 2 1 0 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t og i v e f u l l p l a y t oa n dm a k eu s eo f t h ea p p l i c a t i o na d v a n t a g e so f 3 d s m a xs o f t-w a r e i n3 Da n i m a t i o np r o d u c t i o n,t h i sp a p e rt a k e s p a r t i c l es p e c i a le f f e c ta n i m a t i o np r o d u c t i o n a sa ne x a m p l e,a c c o r d i n gt oe v e n t-d r i v e n,e v e n t,p a r t i c l ev i e w,p a r t i c l ef l o ws o u r c e.L a u n c h e ra n do t h e rc o n c e p t s,u s i n g3 d s m a x i n t e r n a l s c r i p t l a n g u a g e,c o m p l e t e t h ep r o d u c t i o no f s p e c i a l e f f e c t so ns p l a s h i n gp a r t i c l e s f r o mt h r e e a s p e c t s:b o m b e rd r o p p i n g,h o r i z o n t a l s p r a ya n dv e r t i c a lw a t e r c o l u m n.T h e n,f r o mt h e f o u r a s p e c t s o f s i m u l a t o r c r e a t i o na n ds e t u p,c r e a t i o no f p a r t i c l e f l o we v e n t s,b o m b t h r o w i n ge v e n t s,a n dh o r i z o n t a l s p r a yg e n e r a t i o n,c o m p l e t et h ep r e p a r a t i o no fs c r i p tp a r t i c l es p e c i a le f f e c t s.Ih o p et h a tt h i ss t u d yc a np r o v i d ee f f e c t i v er e f e r e n c e f o r r e l e v a n tp e r s o n n e l.K e yw o r d s:3 d s m a xs o f t w a r e;t h r e e-d i m e n s i o n a l a n i m a t i o n;p a r t i c l es p e c i a l e f f e c t s;e v e n t;l i f ec y c l e(上接3 0页)参考文献:1 S e u n g y o n gP a r k,K y u n gY o u n g J u n g.D e s i g no f aC i r c u l a r l y-P o l a r i z e dUHFA n t e n n af o rP a r t i a lD i s c h a r g eD e t e c t i o nJ.I E E EA c c e s s,2 0 2 0,8:8 1 6 4 4-8 1 6 5 0.2 汤炜,袁良昊,谢姣皎.超薄高增益UH F抗金属标签天线设计J.微波学报,2 0 1 7,3 3(0 6):1 2-1 6.3 杨竟松,金杰.具有带阻特性的可穿戴超宽带单极子天线的研究J.南开大学学报(自然科学版),2 0 2 0,5 3(0 3):2 1-2 4.4 M aZH,J i a n gYF.L-s h a p e ds l o t-l o a d e ds t e p p e d-i m p e d-a n c em i c r o s t r i ps t r u c t u r eUWBa n t e n n aJ.M i c r o m a c h i n e s,2 0 2 0,1 1(9):8 2 8.5 A b b a sA,H u s s a i nN,J e o n gMJ,e t a l.AR e c t a n g u l a rn o t c h-b a n d UWBa n t e n n aw i t hc o n t r o l l a b l en o t c h e db a n d w i d t ha n dc e n t r e f r e q u e n c yJ.S e n s o r s,2 0 2 0,2 0(3):7 7 7.6 L u oS,C h e nYQ,W a n gD,e t a l.Am o n o p o l eUWBa n t e n n aw i t hs e x t u p l eb a n d-n o t c h e db a s e do nS R R sa n dU-s h a p e dp a r a s i t i cs t r i p sJ.A E U-I n t e r n a t i o n a l J o u r n a lo fE l e c t r o n-i c sa n dC o mm u n i c a t i o n s,2 0 2 0(1 2 0):1 5 3 2 0 6.7 S h a r m a A p o o r v a,K a m p i a n a k i sE l e f t h e r i o s,R e y n o l d s M a t-t h e wS.C o r r e c t i o n s t o AD u a l-B a n dH Fa n dUH FA n-t e n n aS y s t e mf o rI m p l a n t e dN e u r a lR e c o r d i n ga n dS t i m u l a-t i o nD e v i c e s”J.I E E EA n t e n n a s a n dW i r e l e s sP r o p a g a t i o nL e t t e r s,2 0 1 8,1 7(4):4 9 3-4 9 6.8 D e v a n aV.N.K.R.,R a oA.M.An o v e lc o m p a c tt r ib a n dn o t c h e dUWB m o n o p o l ea n t e n n aJ.P r o g r e s sI nE l e c t r o-m a g n e t i c sR e s e a r c hM,2 0 2 0,9 1:1 2 3-1 3 4.9 王兵,魏彦玉.一种超宽带地板开槽单极子天线的设计J.太赫兹科学与电子信息学报,2 0 1 9,1 7(0 5):8 3 2-8 3 5.1 0 杨明,孙玉发.一种新型小型化十一频段手机天线设计J.西安电子科技大学学报,2 0 1 8,4 5(0 2):1 1 6-1 2 1.1 1 汪善栋.宽频带高增益印刷八木天线设计D.合肥:安徽大学,2 0 1 8.1 2 侯翔宇,张兴红,刘淼源.新型超宽带微带单极子天线的设计J.压电与声光,2 0 2 1,4 3(0 2):1 9 7-2 0 0.1 3 秦艺菲,王豫,严仲明,等.一种紧凑型超宽带UH F天线设计J.压电与声光,2 0 2 1,4 3(2):1 9 2-1 9 6.1 4 张志文,徐艳红,周梦丽,等.矿用多频段微带天线设计J.工矿自动化,2 0 2 2,4 8(7):1 2 5-1 2 9.1 5 吕慧,辛政辉,禹忠.新型5 G终端全频段高增益天线J.西安邮电大学学报,2 0 2 1,2 6(5):4 2-4 6.D e s i g no faS-b a n dH i g hG a i nM o n o p o l eA n t e n n aWANG W a n g,WUD o n g s h e n g,P I NGL a n l a n(S c h o o l o fE l e c t r o n i ca n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g,A n h u i J i a n z h uU n i v e r s i t y,H e f e i 2 3 0 6 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:A i m i n ga t t h es h o r t c o m i n g so fe x i s t i n gm i c r o s t r i pm o n o p o l ea n t e n n a ss u c ha s l o wg a i na n dl a r g e s i z e i nS-b a n d,t h i sp a p e r d e s i g n s a n dm a n u f a c t u r e s ah i g h-g a i nw i d e b a n dm o n o p o l e a n t e n n aa p p l i e dt oS-b a n d.T h ea n t e n n as i z e i s7 0 mm5 0 mm0.8 mm,a n dt h ec i r c u l a rg r o o v e i nt h em i d d l eo f t h ep a t c h i s l o a d e d,t w or e c t a n g u l a rp a r a s i t i cu n i t sa r e l o a d e da n dt h ec u t t i n ga n g l eo f t h eg r o u n di su s e d,w h i c h i m p r o v e s t h e i m p e d a n c e c h a r a c t e r i s t i c s a n de x t e n d e db a n d w i d t h,a n d i m p r o v e s t h e r a d i a t i o np e r f o r m a n c eo f t h ea n t e n n a.T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h ew o r k i n g f r e q u e n c yb a n do f t h e a n t e n n a i s 1.3 54.0 0 GH z,a n dt h em a x i m u m g a i ni s8.5 d B i.T h ea n t e n n ah a st h ea d v a n t a g e so fs i m p l ep r o c e s s i n g,s t r o n gp r a c t i c a l i t ya n d l o wc o s t,a n d i sv e r ys u i t a b l e f o rw i r e l e s sc o mm u n i c a t i o ns y s t e m s.K e yw o r d s:S-b a n d;m o n o p o l ea n t e n n a;h i g hg a i n;g r o o v i n 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