2012/01/03

由ParticleFlow到ThinkingParticles


做一份簡單的表幫助大家由ParticleFlow跳到ThinkingParticles. 這兩套系統雖然一個是event-based另外一個是rule-based, 但還是可以找到相對映的功能. 這裡列出重要能對應的Operator供各位參考:

ThinkingParticles

Particle Flow

Particle Age

Age Test

StdForce

Force

Position Born

Position Object

Particle Die

Delete

Friction

Force + Drag

Surface Follow

Speed by Surface

Std Shape

Shape

Geom Instance

Shape Instance

Rep Bounce

Keep Apart

PAttach

Lock/Bond

UDflector/StdCollision

Collision

Bring To

Find Target

製表人:Hammer Chen

[相關教學]

2011/12/31

R&H特效公司投資台灣

翻譯:Hammer Chen

好萊塢知名的動畫與視覺特效公司, 開始其投資台灣科技工業與美術的計畫. Rhythm & Hues工作室, 這家曾經獲頒奧斯卡動畫與特效的公司, 其總部在洛杉磯, 將簽署協議備忘錄, 雙方將於本週, 在台北與高雄進行簽署儀式 (12月30日與12月31日). 這將會是首次正式的, 建立三個獨立的事業, 發揮台灣在科技與創意力的優勢!


在台灣經濟部的協助下, Rhythm & Hues' (R&H)的台灣計畫包含了建立電影投資基金---稱為East Grand Films電影公司, 提供大型好萊塢電影公司資金與共同製作電影, 這家電影公司將會依據R&H在好萊塢電影製片與發行商的的良好關係來籌募資金, 以這樣的方式來找尋以視覺特效為主題的電影的投資機會.

專注於跟特定投資條件的電影, 這個基金預期將會使台灣入股的投資者, 獲得顯著的資金獲利. 其二, R&H將會在台灣南部的高雄, 建立新的尖端科技的視覺特效中心(VFX Center) , 這個視覺特效中心, 最後將會雇用200位台灣的數位美術人員, 由R&H專家來訓練, 也會直接與國際的分公司一起工作. 例如印度, 馬來西亞, 加拿大與美國. 這項投資案將會開拓並延伸目前R&H公司已經建立的生產線的產能(capacity), 而R&H已經有全世界最大的生產線, 每天24時不停止的運作.

其三, Rhythm & Hues將會建立次世代的雲端機構, 專為視覺特效與動畫產所設計的. 這個機構將會利用R&H的科技與大量經驗, 進行全球的分散式數位生產流程, 提供完整的, 以雲端為基礎的專業動畫與視覺特效.

為了要設計與研發這個新的機構R&H將會與中華電信 (亞洲最大的的電信公司之一), 廣達電腦 (全球最大的筆電與電子硬體生產公司之一)簽署三邊的合作備忘錄. 這項計畫是Rhythm & Hues在國際擴張版圖的最新計畫, 這項計畫始於十年前在孟買建立了第一個子機構(satellite facility)開始.

從那時開始R&H就成功了把在印度海得拉巴, 馬來西亞吉隆坡, 還有最近在加拿大的溫哥華. 這家公司有1300的人力, 這樣的數目讓他在視覺特效與動畫產業的頂端, 而R&H受益於台灣政府的指引 包括引薦, 策略諮詢, 最初的建議是由台灣極富聲譽的電影導演---李安, 在製作電影少年Pi的奇幻漂流開始與Rhythm & Hues合作, 而這部電影是21世紀福斯電影的將會上映電影.

根據Rhythm & Hues電影部門總裁Lee Berger先生說: 我們跟李安先生分享未來的願景, 他提議台灣, 以科技知名, 他開啟我們與台灣經濟部的溝通窗口, 我們對於台灣給我們的支持與輔導十分印象深刻!

R&H的總裁與創始成員John Hughes說: 我們很興奮能夠在台灣實現我們遠大的計畫, 我們也期待與台灣有長期且獲利的夥伴關係!

我們是全球視覺特效與電影動畫的領導, Rhythm & Hues Studios成立於1987年, 加州好萊塢, 也很快速地建立了全球的名聲, 提供高品質的電腦動畫角色, 曾經在1990年代製作可口可樂的北極熊系列. 從那時開始, 製作了許許多多的動畫與視覺特效, 參與了超過130部電影製作, 例如:黃金羅盤與我不笨,我有話要說(這兩部電影分別獲得2008年與1995年的奧斯卡視覺特效獎),鼠來寶, 博物館驚魂夜, 納尼亞傳奇:獅子、女巫、魔衣櫥. 這家公司四次獲得美國的影藝學院的科學與技術獎項, 目前正在製作與將上映的電影: 有少年Pi的奇幻漂流, 鯨奇之旅, R.I.P.D. ,公主與狩獵者, 林中小屋, 超能失控等電影.

2011/12/11

BetterWind參數調校


以Particle Flow搭配BetterWind設定粒子動態, 搭配Krakatoa 2.0算圖的效果.

作者:Hammer Chen

Betterwind是由Grant Adam先生所寫, 由粒子特效大師Allan Mckay提供的意見所開發出來的, 可以用來改善3ds max內建的wind呆板,單調, 不寫實的問題. BetterWind導入了Keep Distance限制粒子彼此之間的距離, 以及布朗運動fBm Noise多種的noise類型來控制風的亂數, 因此可以做出更複雜的風吹效果. 可以應用在許多動畫特效上面, 例如火焰飄散的煙灰.

感謝由Grant Adam先生提供的場景的檔, 我們來看在官網上面的那顆球特效是怎樣做出來的. 首先要勾選Keep Distance, 粒子才會形成特殊的形狀 距離就決定了球的大小; 第二重要的參數就是Scale=100, 對效果影響甚大.

Turbulence Algorithm亂流演算法採用的是Cellular類型. H/Time/Smth決定粒子由原本的位置 變成球狀的樣子所需的時間. lacunarity缺項性:這個字面上是由lake缺乏這個字衍生而來, 在型態學上的分析是指, 缺項的, 視覺上不均勻的狀況, 就好像連續的材質缺少某塊的那樣意思. 在幾何學上面 lacunarity 指的是量測碎形如何填充整個空間. 這個數值如果是1的話, 粒子所形成的球狀花紋會最明顯, 如果大於1則會把較模糊.

現在我們把演算法切換成fBm1

fbm就是碎形的布朗運動(fractional Brownian motion)的縮寫 現在我們切換到這個種的演算方式.

我們可以看到當lacunarity為0的時候 增加Octaves這個數值對於粒子並不會有太大變化, 但當Octaves大於1的時候 這時候我們增加lacunarity, 整個粒子就會變得比較隨機分散

這時候勾選Keep Distance 會更明顯地排列成環狀 (這是在Scale=0.001得時候)

如果我們把Scale提昇至0.051, 粒子的排列會變得比較像球狀

當我們仔細觀察粒子的運動, 我們就會發現fbm類型的noise會讓粒子運動朝向吸引子移動, 就像數個小黑洞般把粒子吸引過去 (把粒子設多一點效果會比較明顯).

其實這樣的小黑洞有個專業的名字----稱為勞侖次吸子, 是根據勞侖次於1963年所發表的方程式 根據大氣方程式中的對流卷方程式簡化而來的. 也因此讓粒子的動態有如FumeFX那樣流體模擬的真實運動感. 能夠不使用FumeFX就能做出真實的流體動態效果? 如果真的這麼棒的話, 我們對於這些小的吸引子有兩個問題:

第一就是吸引子要如何移動它? 我們可以改變Keep Distance的數值才能改變這些點的位置

第二個問題是, 在不勾選Keep Distance的情況下 我們還有可能產生這樣的動態效果嗎? 答案是不行的. 不過還是能夠產生比3ds max內建的wind更有機 更自然的動態

要發揮Betterwind功能的技巧是, 讓粒子亂飄 最好是飄來飄去都不會飄出畫面以外 (能夠前後左右的飄) 而不是越飄越遠 所以重點就是將Force Strenghth設定為0 把Turbulence設高 勾選Only affect Direction, 讓Betterwind只影響到方向 不影響到強度, 而強度應該是要由Particle Flow裡面的Speed Operator來決定.

相關的效果影片:




[相關教學]

2011/12/06

Vortex漩渦參數調校


Vortex是在製作龍捲風的時候會使用的力場, 雖然Peter Watje寫的Cylindrical Force也很不錯, 不過兩者的特性還是有點不同. 粒子特效的力場有三個要素最重要, 一是方向, 二是範圍, 三是衰減. Vortex之所以難掌握的原因是, 它有三個方向的力, 彼此又會相互影響到最終的效果.

簡單的說就是往上的力Axial Drop, 龍捲風的半徑Radial Pull以及旋轉力Orbital Speed.

首先來看Axila Drop這個參數:
把Axial Drop調高, 龍捲風就往上拉伸.

Orbital Speed是切線方向的速度, 雖然Radial Pull會直接改變龍捲風的胖瘦, 而這個參數則是間接影響到整個龍捲風的寬窄.

Radial Pull是龍捲風把東西吸進來的範圍, 可以看到對整個形狀也會有影響

Taper這個參數有點像是在圓柱上面加上一個Taper Modifer那樣的感覺, 不過缺少Curve這個選項. 由此可見Vortex這個外力目前還相當陽春, 很有改進的空間.

最後我們把Unlimited Rage關閉, 也就是有範圍的外力. 不過你可以發現這個功能做的不是很好, 外力在很遠的地方, 分子雖然不會受到影響, 但當Vortex拉近的時候, 作用力會突然增加. 用起來的控制力並不是很好. 這時候就可以考慮使用Peter Watje寫的Cylindrical Force.

以下是Vortex力場的效果影片


[相關教學]

2011/11/22

Phoenix FD 2.0流體外掛新增功能介紹


ChaosGroup PHOENIX FD 2.0 FEATURES 功能介紹

編譯: Hammer Chen

Displacement置換貼圖
Phoenix FD最強大的功能是fluid displacement, 提供流體細節化的全新方法, 就跟模型的displacement一樣, 具有displacement的流體會沿著它模型原本的法線方向產生細節. 這個displacement貼圖的解析度可以比模擬的grid cell要小, 這樣一來, 在算圖的時候可以產生很多細節. Phoenix FD的displacement技術並不會讓流體用更大的解析度, 因為那會導致記憶體效能的問題, 而且displacement演算法還支援多核心運算!

適當的混合(blending)
眾所皆知, 大氣物件(amospheric objects)對於相疊的兩個大氣物件之間很難正確地計算混合的效果. Phoenix FD能夠完全解決這個問題, 能夠正確地混合大氣效果, 例如泡沫(foam).

Heat haze
在這個模式下, 在模擬器裡面的光線(rays)會根據漸層色(content gradient) 來做重新的轉向, 所有的數值通道可以作為霧的來源.

Solid mode
在這個模式, 內容物會被渲染成程序性的幾合體, 表面則是由選取的通道決定. 當採用此模式, 用戶就可以在幾分鐘之內, 渲染出寫實的, 好看的液體.



支援V-Ray的GI算圖
全局照明(Global illumination)對於煙霧的畫面扮演了重要角色. Phoenix FD支援Vray的GI功能, 還添加了一些加速選項, 避免局部的散射問題.

Shader 記憶體效能
volumetric shader的架構整個重新整理過了, 消耗比較少的記憶體. 在atmospheric模式下, 新的記憶體效能可達兩倍快, 在solid模式則可達8倍快.

支援兩種算圖模式的Geometry gizmo
對於算圖還有增加某些控制, 這次添加了gizmos. Phoenix FD現在讓用戶可以使用任何幾合體做為gizmos, 只計算在該gizmos內部的渲染效果, 這讓用戶更容易地產生他們要的效果.

泡沫與飛沫粒子
Phoenix FD 2.0還提供全新的shader 支援粒子系統, 讓用戶可以完全控制由新的軟體核心所產生的泡沫或是飛沫粒子 .

把粒子渲染成煙霧
新的以及改良的shading方法, 讓你把小的, 密集的粒子渲染成有體積的煙霧效果(volumetric smoke). 這個雖簡單卻非常強大的功能讓用戶可以添加大量的模擬細節, 但卻不會增加太多算圖時間.

模擬
根據模擬核心快速計算物理效果
Phoenix FD模擬核心具有獨特的內部最佳化方法, 讓你減少計算時間, 維持著物理模擬的精確性. 提供用戶模擬像壓力衰減, 熱輻射降溫(thermal radiation cooling) ,質量溫度關連...等物理屬性.

背景模擬
Phoenix FD的模擬程式會獨自進行模擬, 不會把你3ds max的UI鎖住. 這讓用戶可以在模擬的時候改變參數, 甚至算圖也可以, 當你一改變參數, 效果就會馬上反應的模擬效果上面.

支援所有的space warp modifiers
Phoenix FD支援所有3ds Max標準的space warp modifier, 讓你可以輕易地改變流體.

由移動所產生的風(Wind from movement)
讓用戶可以模擬移動的流體物體, (例如火炬, 移動的火球...等等), 不需要用造假的風力了! 提供線性的與角速度的風力模擬效果.

利用預先模擬的表面來做為流體來源 (Fluid source form pre-simulated surface)
使用Phoenix FD object的effects channel 用戶可以定義出隱函曲面(implicit surface) 將之做為流體來源, 用在另外一個Phoenix FD object上, 這讓你產生例如燃燒的岩漿, 水冒出蒸汽等效果.

以粒子所為流體來源
不一定所有情況用模型做為流體來會都是適合的, 特別是當流體必須是由無到有的狀況. 這種情況, 從粒子而來的流體就很適合, 所有參數都可以在particle age time設定.

支援MaxScript
Phoenix FD可以輸出好幾的MaxScript函數, 直接控制模擬器的內容與模擬的結果, 使用script 用戶可以取得用傳統方式不容易取得的結果, 這樣可以處理複雜的流體起始狀況, 建立程序性的volumetric textures 等等.

流體模擬的延伸功能
  • 當你使用新版本的Phoenix時, 用戶現在可以產生非常寫實的液體了.
  • 新的Turbulence helper 讓你可以更好控制隨機亂流效果
  • 新的分析模式(analytical mode) 讓你可以很有效率地產生流體的光線散射效果
  • 支援以Thinking Particles最為流體來源: Phoenix現在完全支援Thinking Particle做為你模擬的來源.
  • 改善的多核心模擬計算:內部的最佳化讓你可以用更有效率的多核心計算

粒子輸出
在Phoenix 2.0 新的核心可以更有效率地追蹤粒子, 讓用戶對各種模擬都可以添加更多細節 而不需要增加模擬解析度.

模擬泡沫與水花 (foam and splashes)
新的模擬核心Phoenix FD可以產生泡沫與水花效果, 這特殊的新技術讓用戶可以產生更加寫實的流體模擬效果.

其他功能
GPU加速的預覽
設定火焰與其他發光特性的效果可以由GPU來加速預覽, 用戶可以利用這個功能來做微調, 因為預覽效果可以與渲染效果完全地吻合. 在Phoenix FD 2.0裡面, GPU可以完全支援照明與diffuse color shading , 除此之外, 算圖可以在模擬的資料夾自動儲存成PNG檔案. 這樣看似簡單的新增功能讓你可以很快速地預覽模擬結果, 而不需要花費太多時間在以CPU算圖上面.

Phoenix FD ParticleFlow operators
Phoenix FD ParticleFlow operators讓用戶可以根據流體移動粒子, 或是改變事件, 以粒子功能產生更多變化.

程序性的紋理輸出
Phoenix FD plugin提供了3D紋理, 讓你可以用來處理像VrayEnvironmentFog這類的volumetric shader. 除了外部的shading以外, 紋理的輸出讓你可以產生各式各樣的效果, 例如用displaced transparency channel產生的岩漿效果, 或是non-displaced emissive channel等等.

粒子紋理工具 (Particle texture tool)
這個工具讓用戶根據粒子在流體表面的摩擦所產生的displacement texture, 讓你可以沿著流體產生細節, 這個功能不一定要跟Phoenix FD objects綁在一啟用, 可以獨立使用.

時間快慢調整(Playback time scale)
使用特殊的混合演算法Phoenix FD, 讓你可以用不同的速度播放模擬的結果

[相關教學]


2011/11/20

Softimage ICE與Kristinka Hair頭髮設置教學

作者:Anto Matkovic
翻譯:Hammer Chen

當Softimage推出ICE功能時, 認真的用戶不會再懼怕'multiply vector by matrix'這類的字眼, 因為他們可以開發出頭髮造型系統, 不需要寫任何的程式碼. 對於"火星女警"這個案子, 我利用我自己寫的免費頭髮系統---Kristinka Hair來製作頭髮. 這個系統利用了NURBS表面, 用程序性的方式產生細節. 在斯拉夫語系裡, Kristinka的意思是"親愛的克莉絲汀"或是"小克莉絲汀".

第一步是表面發射器與兩個ICE的點雲(point clouds), 第一步只有很少的導引(guides) ,第二個就會有很多頭髮. 在導引中間有很多的內差計算. 一般來說, 第一個是用來做造型的, 第二個是拿來算圖.
Follow NURBS 2節點的效果, 這個節點會找尋最近的髮根, 然後平滑地在兩個NURBS表面之間產生圖層, 在經過一些微調後, 我得到了大致形狀. 為了要更容易編輯, NURBS附著到有相同拓樸的mesh上面, 然後套用envelope. 到目前為止, 可以開始進行最後的姿勢了!

最後的細節層由"Offset By NURBS"節點所產生. 是用好幾個增加的NURBS表面, 這個用來re-mapping頭髮流向, 操作跟UV編輯很類似, 微調的方式是以"2.5"D的方式調整, 沿著NURBS的表面的UV空間來調整, 就是你在右圖看的圖片, 這個節點也會程序性地產生頭髮的群組.

增加的NURBS表面與"Follow NURBS Lite"節點, 用來產生更有趣味的髮型. 節點有簡化, 只需要一個NURBS表面就可以了, 但如果有好幾個表面也是可以輸入的.

"Curls"節點產生新的圖層, 用在程序性變形上面, 跟常見的程序性節點一樣, 它有很多參數可以調整循環的數量, 波浪的內差, 卷曲...等等 .在這裡我刻意讓循環的啟始點在髮尖的部位.

現在, 我們進入到第二個步驟--- ICE 點雲, 用來處理細節. 我改變了內差, 從髮根的平均分布改成從髮尖開始.

最後的細節: 隨機化頭髮的長度.

再次增加細節, 移動了某些頭髮, 不過還都是用程序性的控制.

現在, 讓我們上材質吧. 火星女警完全是用3delight來算圖的. 3delight是RenderMan相容的算圖器. 我用了常見的打燈設定: 太陽光, 背光, 用20盞等所打的光環做為環境光. 所有的燈光都有很深的shadow maps ,都有開啟diffuse與specular lighting照明. 這樣的設定很容易做調整, 也可以對整個角色做照明, 不只是頭髮而已. 一開始時, 我從手繪的HDR影像轉移了顏色過來 最後我手動調整所有的燈光, 頭髮的透光效果是以背光建立出來的, 具有比較高的shadow bias. 其他所有的光, 我試著用銳利的陰影, 小的bias數值. 根據shadow map的大小所決定, 至於太陽光 shadow map是4096, 背光是2048, 其他光源是1024. 我還用expression設定了每盞光的icon與顏色的顯示.

3delight算圖器的算圖效果

頭髮表面的材質軟體就有提供(out-of-box) 提供頭髮常見的顏色, 而頭髮陰影的shader. 我用了比較暗的, 比較飽和的顏色. 高光顏色是採用了隨機變化的灰色, 每根頭髮都具有一點點不同的高光強度. 最後, 大約產生了三萬根頭髮, 每根具有約0.15像素的厚度.


Kristinka Hair軟體介紹:
這裡進入下載頁面

Compounds:
  • Hair from NURBS Plus 提供很多選項: 例如髮叢(hair clumping) ,需要"am Hair from NURBS Ctrl"才能正確運作.
  • Hair from NURBS Single: 比較簡單, 提供一樣的參數, 但多了hair locks, 主要是用在產生細的NURBS髮條.
  • Hair from NURBS Ctrl :只是一個hair locks的產生器, 只有當你使用"for am Hair from NURBS Plus" compound才會需要用到
  • Hair from NURBS MotionBlur :用來產生動態模糊
使用方式
  • 建立一個空的點雲(point cloud), 輸入"am Hair from NURBS Ctrl" compound, 連接NURBS surface.
  • 建立另一個空的點雲, 導入"am Hair from NURBS Plus" compound, 連接第一個點雲NURBS surface 以及你要黏附的mesh.
  • 頭髮的基礎是在NURBS surface U邊界, 如果你啟動了NURBS boundary屬性, 在Softimage viewports U boundary會顯示成紅色. 如果頭髮方向無法吻合, 那就切換surface UV .同樣, 檢查NURBS surface法線方向, 這對很多參數都很重要, 髮線必須要與頭模型的法線平行.

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