单摆刚体特效制作解析.doc

单摆刚体特效制作解析

制作前期分析：
单摆特效的制作一般分为两种方法制作，一种就是key动画，另一种就是利用maya刚体来模拟，既然是物理现象，我们肯定首选maya刚体来制作；其实主要就是一些模型的搭建，其次就是刚体动力学的模拟了；只要搭建的时候需要注意一些细节上的问题，这些问题关乎到单摆实例的制作成功与否的关键......

制作过程：
制作大体分为两部分，一部分就是模型的搭建，另一部分则是刚体动力学的解算；
首先我们来说说模型的搭建，我们先由简单的开始，由易到难嘛，那我们就先从小球开始，建立一个nurbs小球：

然后，ctrl+d复制一个，移动一点距离:

这里注意了，细节的部分来了，两小球一定不要接触，要保证它们之间有一定的距离，当然越小越好，不过也不能太小，因为太小容易在刚体解算的时候出现动力学粘带现象；而如果接触了就会出现解算错误现象，大致距离如下图所示：

然后shift+d接着等距离的复制5个，一共6个nurbs小球：

然后选中这个六个小球，执行Dynamic下的Soft/Rigid Bodies（柔体和刚体）中创建主动刚体：

当小球都变为刚体后，按数字键4线框显示模型，我们会很明显的看到在小球的中心有一个叉叉，有了这个叉就代表刚体建立成功：

然后选中这个六个小球，添加重力这样，然后播放测试一下，小球会自由下落，这说明重力场对他们有影响了：

在早期的maya版本，比如maya2008里，直接给物体重力就可以默认的创建刚体；高版本maya里有所调整，这里我们就不作深究了，只要能达到我们想要的效果就行......

现在我们来创建约束，这个是重点，选择一个小球，然后添加钉子约束：

创建成功后，在大纲视图里可以看到生成一个约束节点：

同理，其他五个也做同样的操作，这里我们因为前面做过一次这个命令的操作了，所以下面重复性命令，我们可以用键盘上的g键来快速生成约束，这样，就生成了六个约束：

然后选中这个6个约束，往上拖，这个拖的高度取决于你单摆的高度了：

然后选中其中一个约束的顶端，看看其y轴上的值是多少，然后创建一个locator，使这个locator的y轴也是同样的值，这样做的原因是等下我们需要把第一个运动的单摆的轴心指向绳子的方向，所以要把第一个运动的单摆小球的中心点移到所图所示的坐标位置，但是这个约束的顶端没法吸附，所以只能创建一个locator用来吸附了
首先创建locator：

然后查看约束的顶端的位置的值：

然后将其x、y、z的值赋予locator，这样他们的位置就重合了：

同理，其他5个也这样操作，建立5个locator，然后赋值，之后效果如下：

然后选中小球，ctrl+g打个组：

然后Center Pivot（轴点中心化）一下，这样小球的组的中心坐标就回到小球上了：

我们是需要把中心放到最约束最顶端的位置，这样方便单摆做圆弧运动，首先选择小球的组，按键盘上的Insert（此键在Delete键上面），然后按V键加鼠标中键吸附到locator上，然后再按下Insert键，回到位移模式：

然后就可以选择小球了，看看是不是这样的效果:

同理，其他的小球也都这样操作，然后给右边的小球回归到初始位置，给它一个初始速度，让它动起来，模拟一下：

播放一下，我们会发现会出现一些问题，这个问题具体的不太好说那种问题，要么是动力学黏带现象，要么是一些动力学的解算错误，针对于这个问题我们怎么解决呢？其实关于黏带现象前面已经分析过，是因为两个小球靠的太近的缘故；至于动力学解算错误，是因为两球之间碰撞需要计算的面太多，所以容易出错，关于这个问题，我们可以用Stand In（代理）来解决：顺便设置一下刚体相关的一些参数，比如为了更好的模拟，我们需要把动摩擦和静摩擦都调为0，为了更好的碰撞，把碰撞系数调为1，大致设置如下图所示：

这样就好了，不过我们也不能让它自己动起来，这样有点怪异，我们用一个小球来撞击它，使之运动起来，首先建立一个nurbs小球，然后体积不要跟这个单摆的小球一样大，比他们小一点，然后跟以前做单摆一样，把小球变为主动刚体：

然后给这个小球设置一个初始速度，添加一个重力，至于这个初始速度设置为多少，这要看你小球与单摆的距离了，你可以试试，直到小球可以碰到单摆为止：

好了，关于单摆的动力学部分基本就这些，其他的就是模型灯光材质渲染后期合成的一些事了，那下面我们就给这个单摆设计一个框架，这样看起来也好看嘛：首先建立一个nurbs圆环放到小球的中心位置：

其他的也如此：

这个圆圈是为了穿线用的，然后在前视图画一条曲线，我们用来做框架：

在顶视图复制一条，摆在单摆的两侧：

然后建立一个curve圆环，用来和这两个线条挤压出nurbs模型，因为光是curves曲线是渲染不出来，不是说渲染不出来，只是说不太容易渲染出来，这里我们就挤压出模型好了：

选择圆环加选曲线，然后在surface面板里执行Extrube挤出命令：

挤出后效果如下：

后面我们的框架基本都是这种形式挤出的，制作流程如下：首先画好曲线，然后和圆环一起执行挤出，至于挤出管子的粗细问题，我们只需要调节圆环的大小即可：

接着做个地板：

接着就是做框架上的线了：

这样大致的一个单摆的框架就做好了，我们不能让它悬空，加个桌子，这个桌子的建模过程我就不多说了，这个是我以前做的，就拿到这里用一下了：

因为撞击的小球到时候要下落，所以会与单摆底板和桌子发生碰撞，所以我们把单摆底板和桌子都变为被动刚体，分别选择桌面和底板，然后创建：

然后我们建立个摄像机，找个好点的角度：

下面我们开始来调节材质和灯光，因为都是刚体模拟，而且单摆多数为钢球类的，所以我们用不锈钢金属材质来模拟，首先建立一个主灯光平行光，开启光线追踪阴影，因为我们要用mentalray渲染器来渲染：

辅助光偏暖点，强度小点：

桌子下面加个体积光弥补一下太黑：

至于材质方面，小球的材质我们用mentalray的万能材质：mia_material_x，这个材质可以模拟很多种效果，添加以后，在预设里用铜的材质，然后把颜色调为黑色就行：

然后，架子底部也用这种材质，但是要另外建立一个，我们要做一个镜面的效果，貌似毛玻璃那种，同样也是在预设里找到那种毛玻璃材质，然后适当调节：

桌子给一个phong材质就行，然后贴图贴一张木质纹理：

然后再在外部建立一个环境球，这里我们直接建立一个圆球贴个高清图来模拟一下环境了：

在其颜色上贴张hdr图：

然后到镜头里渲染一张效果看看：

效果也差不多，不过有的地方太黑，整体不太好，我们调节下渲染设置：首先把质量提高点，采样设置为2，然后勾上Raytracing，反射折射数值分别为10；

然后勾上FInal Gathering（最终聚集）：

上面那个Global Illumination（全局照明）勾不勾都行,然后再渲染一张看看:

效果比上次好多了，好了，下面我们可以批量渲染了，设置如下：

设置好后，就可以点击批量渲染了：

之后就可以把渲染出的序列图导入到后期软件里合成了，这里我用ae来合成：

好了，大致制作过程就是这样了......